示波器是一种用途非常广泛的电子测量仪器。几乎所有电子产品的生产和研发都需要用到示波器。示波器通过将肉眼不可见的电信号转换为可见的图像,方便人们研究各种电现象的变化过程。我们目前使用的常用示波器一般都是数字示波器。数字示波器的工作方法是通过模拟转换器(ADC)将测量到的电压转换为数字信息。数字示波器捕获一系列波形样本并存储这些样本,直到确定存储极限为止,以确定累积的样本是否能够描绘波形。然后,数字示波器重建波形。数字示波器可分为三种类型:数字存储示波器(DSO)、数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。
在实际应用中,示波器除了观察各种信号幅度随时间变化的波形曲线外,还可以用来测试各种电学量,如电压、电流、频率、相位差、调幅等。在制造中,示波器主要应用于通用电子测试、工业自动化、汽车、大学研究实验室、航空航天、国防工业、半导体、5G、人工智能、新能源等行业。由于仪器检测精度和测量范围的差异,示波器本身的价格从几千到几百万不等。那么在选择示波器的时候,一般会参考以下指标。
带宽:示波器本身的工作原理是将肉眼不可见的电信号转化为可见的图像,带宽代表了示波器可以识别的电信号的范围。在选择示波器时,通常需要遵循“五倍法则”,即保证示波器的带宽是被测信号带宽的五倍以上,这样才能保证示波器能够捕获被测信号的5 次谐波,信号衰减最小。同时还能保证被测波形的衰减2%,测试精度不低于98%。
垂直分辨率:示波器的垂直分辨率是示波器将电压转换为数字量的精细程度的重要指标,主要由所使用的模数转换器(ADC)的分辨率决定。模数转换器根据固定的电压间隔对模拟信号进行量化,从而将模拟信号转换为数字量。模数转换器分割出的模拟信号段的数量就是分辨率。通常使用位作为分辨率的单位。当垂直分辨率为n位时,信号在垂直方向可分为2n段。
采样率:又称采样速度,表示示波器每秒从连续信号中提取并形成离散信号的样本数。它以赫兹(Hz) 表示。一般来说,如果被测信号的带宽小于采样频率的一半,那么这些离散的采样点就可以完全代表此时的原始信号。高于或等于一半的频率分量会导致混叠。大多数应用都需要避免混叠,并且混叠问题的严重性与这些混叠频率分量的相对强度有关。也就是说,示波器的采样率必须是待测信号中最大频率的两倍,这样才能保证从信号采样中恢复出原始信号。
最大波形捕获率:指示波器在单位时间(每秒)内捕获的波形数量。示波器屏幕上显示一个波形到显示下一个波形之间的时间称为死区时间,因此示波器的最大波形捕获率越高,每秒捕获波形所需的时间越多,并且缩短反应时间(死区时间)。所有示波器都有一个称为“死区时间”的固有特性。这是示波器在处理先前采集的波形时每次重复采集之间的时间。在示波器死区时间内,任何存在的信号都将丢失。波形捕获率越高,死区时间越短,捕获异常波形的概率就越大。
最大存储深度:对于数字示波器来说,最大存储深度是固定的,但实际测试中使用的存储长度是可变的。存储深度遵循以下公式:存储深度=采样率采样时间。存储深度是固定的。采样率越高,采样时间越短。它们之间存在反比关系。存储深度随着采样时间增加到最大存储深度后,如果继续增加采样时间,采样率会自动降低,存储深度保持不变。同时从存储关系中我们知道:增加示波器的存储深度可以间接提高示波器的采样率,但不能提高示波器在线的采样率。当要测量较长时间的波形时,由于存储深度是固定的,所以只能降低采样率。率,但这必然导致波形质量的下降;如果增加存储深度,可以以更高的采样率进行测量,以获得不失真的波形。
博宇讯明提示:以上指标是示波器的主要参数。选购示波器时还应根据被测物的参数综合考虑。
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