關于數字示波器的一些常識

什么是示波器？示波器的工作原理是什么？

示波器測量電信號的電壓電平隨時間發生的變化。示波器屏幕可用作圖形顯示，縱軸 (Y) 顯示電壓電平，橫軸 (X) 顯示時間。屏幕上的曲線表示信號波形，顯示電壓電平隨時間發生的變化。現代數字示波器通過數字化處理將信號電壓轉換成一系列數值（采樣點），以便提供數字信號處理的優勢。數字示波器上顯示的此類數字化波形可分析幅度、頻率、上升時間、時間間隔、失真和其他多種特性。

大部分示波器具有多個通道，每個通道可以并行處理單獨信號。示波器還能夠測量任何可以轉換成電信號（表示當前信號強度）的信號，例如聲音或其他振動信號。

示波器有哪些用途？

現代數字示波器支持多種特定測量和應用，以排查電路故障或查看所捕獲信號的質量。例如，示波器支持串行總線觸發和解碼以進行調試和一致性測試（如 USB 或以太網一致性測試）、抖動測量、使用波特圖功能的頻率響應分析、功率電子測量、混合信號設計的數字信號分析、EMI 分析和 汽車電子雷達 調試。

什么是示波器帶寬？

帶寬是最重要的示波器特性。帶寬單位為赫茲，代表示波器可精確測量的頻率范圍。從技術角度而言，示波器帶寬相當于示波器前端輸入放大器（具有低通特性）的模擬帶寬。帶寬定義為輸入信號衰減 3 分貝 (dB) 時的頻率，相當于信號幅度大約降低至原始值的 70.7%。這意味著示波器無法準確測量此頻率或更高頻率的信號。

我需要多大的示波器帶寬？

1. 對于矩形時鐘信號等非正弦波形，示波器帶寬應至少為時鐘信號基頻的 3 倍以支持解碼或調試，或至少為時鐘信號的 5 倍以支持一致性測試。

2. 對于非周期信號，必須考慮上升時間 (t_r)，即信號的最快/最陡邊沿。在這種情況下，所需的最小示波器帶寬 f_BW 可以根據 f_BW = 0.5/f_r 進行估計。

什么是采樣率？

采樣率是數字示波器每秒可捕獲的采樣點（離散值）數量。采樣率決定所捕獲波形的水平分辨率。因此，采樣率界定示波器可記錄的信號細節情況。例如，如果采樣率較低，示波器無法測量快速變化的信號的所有細節。

什么是示波器觸發？示波器觸發的工作原理是什么？

示波器的觸發設置決定示波器開始捕獲信號的時間。示波器觸發功能的基本概念是，部分輸入信號會被饋入比較器電路。一旦波形的電壓達到預先定義的觸發條件（例如，電壓超過閾值），數據采集將啟動。示波器觸發功能還可以在屏幕上將重復信號顯示為正弦波等固定波形。

借助數字觸發，可以在模數轉換器后觸發已經數字化的數據。這會產生極低的觸發抖動，且觸發功能始終利用完整的示波器帶寬。這還支持可調觸發遲滯等強大的觸發功能。

我應該購買哪種示波器？

關鍵因素在于待測信號的頻率。示波器帶寬決定可測量的最大頻率。經驗法則表明，示波器帶寬應為待測頻率的三到五倍。另外，選擇合適的示波器時，測量應用場景也非常重要。這包括：

入門級示波器，帶寬介于50MHZ至1GHZ，滿足入門教學和專業應用的預算需求，并提供全面的更新功能；

通用臺式示波器，具備深存儲和只能分析選件，例如使用波特圖的頻率響應分析選件；

高性能示波器，帶寬高達16GHZ，具備實時去嵌、快速波形捕獲率、低噪聲和*的高性能數字觸發功能。

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