1 、分类按丈量被测信号所运用的技能,它可分为模仿示波器、数字存储示波器(DSO )和混合示波器(混合信号示波器,MSO )等几大类。
1.1 模仿示波器一台完好的模仿示波器一般由阴极射线管CRT 、Y 通道、X通道和电源等几部分组成。其间CRT 首要包含电子枪、荧光屏和偏转板三个部分。输入的被测信号经扩大直接加在Y 轴偏转板上,一起用一个与时间成正比的锯齿波电压加在X 轴偏转板上,使电子枪产生的电子束在静电力的作用下产生偏转,光点就会在荧光屏上描绘出被测信号随时间改变的波形。为了显现多个被测信号,一般在Y 通道中插入了通道转换器,使它们轮番加到Y 偏转板上。为了确保加在X 轴偏转板上的锯齿波电压每次都从被测信号上的一个确认的点开端扫描,以此安稳被显现的波形,X 通道一般都设有同步触发电路。
1.2 数字存储示波器数字存储示波器(DSO )虽然也由显现器或CRT 、Y 通道、X 通道和电源等几部分组成,但Y 通道中插入了A/D 转换器、D/A 转换器和数字存储器等。丈量过程中运用了数字信号处理技能,并在单片机的操控之下有条有理的作业。首先按预先设定的时间距离对被测的模仿信号采样,然后,经过A/D 转换器将这些采样值转换成对应的数字量和循环存入存储器中。需求显现丈量成果或剖析成果时,单片机从存储器读出存入的数据,处理后以数字方法或模仿方法将它们转换成模仿波形或要求的方法显现在显现器上。由于这种示波器运用了采样量化和数字信号处理技能,由此带来了许多逾越模仿示波器的长处。
1.3 组合示波器组合示波器(混合信号示波器,MSO )是将DSO 和模仿示波器或逻辑剖析仪或数字万用表(DMM )等两、三种仪器有机组合在同一机箱中的混合型仪器,它集成了多台仪器的功用和长处,以此满意用户的更多更高的测验要求。
安捷伦Agilent 的54832D、54833D、54831D、54830D、54642D、54641D、54622D、54621D示波器,Fluke 的190 系列万用示波表、TK的THS700A 系列示波器/ 数字万用表等是一些典型的组合型示波器。
2 、特性与模仿示波器比,DSO 运用了采样量化技能和晶振等器材,因而,具有更高的起伏丈量准确度和时间丈量准确度。DSO 具有丰厚的触发功用,能存储触发前后的相关数据;能有用地丈量单次信号;能在同一时间收集、存储多个被丈量;能永久存储测得的数据,包含制作成硬拷贝;能重复再现测得的波形;能对测得的波形数据进行处理,如将测得的电压、电流相乘,求得此时间的功率,又如对测得的数据进行统计剖析,求均值、极值、数字滤波、积分、微分、作FFT运算等; DSO具有通用接口;能预先存储测验序列和在微机的操控之下进行主动测验;对测得的数据能与事前设置的参阅波形或一组波形参数进行比较,如超出限制的规模,则当即声光告警或发中止信号给主机等。
不过,DSO 的造价一般都比模仿示波器高,丈量的实时性也不如它。模仿示波器的波形更新速率很高,最高超越400000次/s,它具有 无限的分辨率 ,每一时间都能显现该时间的输入电压,而DSO 在 收集- 存储- 再现 之间存在显着的时间延迟。由于波形亮度改变正比于信号在某一特定电平的持续时间,因而,一些信号的改变也会在模仿示波器上以这种方法表现出来。DSO 缺少这种显现作用。
虽然DSO 还有一些当地需求改善,性价比还需进一步进步,可是,它代表了电子示波器的发展方向。据前几年的市场调查知,DSO 的产销量已占了整个示波器类产品产销量的80% 以上,并且,此份额还在持续添加。
3 、选用3.1 类型挑选DSO 是采样示波器,样点之间有必定的时间距离,丈量是不接连的,显现滞后实际状况,而模仿示波器对信号的丈量是接连进行的,屏幕上的显现是其时正在产生的状况,并且造价低。因而,模仿示波器比较合适丈量调频、调幅、视频、噪声等信号,比较合适电子产品检测、调整和修理等运用,以及根底试验仪器教育运用。
DSO 丈量精度高、功用强,具有多种触发才能和波形处理才能,能够进行主动丈量等,因而,除惯例波形丈量外,还很合适丈量单次、低重复速率信号,及在需求预触发和对信号进行剖析处理等场合运用。如毛病检测、电源规划调试、通讯产品/ 电子产品出产线测验、瞬态研讨测验等。
假如一起需求一台仪器兼有DSO 和逻辑剖析仪、DMM 等功用特性,或需求组合后构成的新特性,则可选用组合型示波器(混合信号示波器)。
3.2 通道数量观测一个信号,可选用简易示波器;一起观测、比较两个信号,可选用双通道示波器。双通道示波器是最常用的示波器,因价格低廉,运用比较便利,已广泛运用在试验室和出产现场。假如需求观测更多模仿信号之间的相互关系,则应选用四通道示波器。
跟着被观测体系数字成分的添加,传统的双通道示波器或四通道示波器已难以满意一起捕获满意通道数量被测信号的要求。这时,应将示波器和逻辑剖析仪等组合起来运用,或许运用一台将几种仪器组合在同一台机箱内的组合示波器(如将16通道的剖析仪集成在DSO 中的混合信号示波器),运用逻辑剖析仪的触发才能协助示波器收集数据,一起丈量不同类型和不同速度的信号。运用Agilent54832D MSO进行丈量的一个比如见 用混合信号示波器调试PCI 总线 一文。
3.3 带宽和采样率带宽是示波器笔直偏转体系所具有的通频带的宽度。对模仿示波器来说,对应能以不低于实在信号3dB 的起伏来显现信号的最高频率。示波器的带宽越宽,能丈量被测信号的最高频率也越高。一般带宽应为被测信号最高频率的3 倍以上;比值越高丈量成果越正确,但噪声随之添加。
DSO 也有带宽目标(重复带宽、模仿带宽),这是与示波器的采样速率相对应的一个目标。为了正确地表明信号的频率和起伏,一般要求采样速率应为被测信号的最高频率重量的5~10倍,乃至10倍以上。对最高频率为40MHz 的信号,应运用最高采样速率为200MS/s 或400MS/s 的示波器。
采样距离是采样速率的倒数,因而,若研讨的时间距离为10ns,则应运用200MS/s的示波器。在观测瞬态特性(如丈量上升时间)时,选用的采样速率应确保在它的信号边际上收集到满意的细节信息,也就是说,有必要收集到比较多的采样值。
DSO 还常给出单次带宽,其含义是被测单次信号中的有用频率重量应小于此频率,不然,显现的信号会有较显着的失真。单次带宽小于等于重复带宽。
对模仿示波器来说,示波器的带宽与上升时间的乘积是一个为0.35~0.45 的常数。带宽越宽,上升时间越小。当被测信号的上升时间与示波器的上升时间(包含探头的上升时间)的比值较大时,丈量误差则较小。当此比值>5时,丈量误差约为2%. 3.4 触发才能模仿示波器常以电平方法或斜率方法触发。虽能满意许多惯例丈量要求,但对一些特别的丈量或杂乱的丈量则力不从心,这时,有必要运用DSO 或MSO.如运用 DSO的预触发功用,在毛病波形产生时间触发,观测在此之前和毛病产生时的状况,以便查明导致毛病的原因。DSO 一般还具有许多很有用的其他触发功用。如,串行触发;用正向或负向毛刺进行触发,用一个宽度大于或小于给定值的脉冲进行触发;以通道间的特别图形进行触发;在给守时间内,由没有任何改变的数字信号线触发等等。
3.5 记载长度记载长度指示波器中能够贮存的采样点数。这是DSO 特有的目标,按需求挑选即可。前期的DSO 的存储容量不大,只要几K 、几十K ;现在已发展到几百K 、几M ,乃至更大。并且,选用专用处理器操控进入存储器的数据流和对这些数据进行处理。
3.6 其他选用示波器时还应留意其他特性。如,探头是否与示波器般配,是否合适特定的丈量使命。示波器运用起来是否便利,操作是否简略等等。