如何選擇示波器?這10點一定要考慮!

示波器是電子工程師必備工具之一,常使用在電路設計、PCB製造、電子裝置維修等場景中。示波器如此重要,選購時需要注意什麼呢?下面我們一起來看看選擇示波器要考量的10個因素。

1、頻寬

頻寬決定了示波器量測類比訊號的能力,這決定了儀器可以準確量測的最大頻率。頻寬也是價格的關鍵的決定因素。

選擇示波器前先確定您的需求。例如,100 MHz的示波器通常可保證在100MHz下具有少於30%的衰減。為了確保優於2%的振幅準確度,輸入應該低於20MHz。

當選擇頻寬時,請使用

「五倍規則」

。示波器頻寬大於或等於您想要的最大頻率的五倍,如果頻寬太低,您的示波器將無法解析高頻率的變化。

如何選擇示波器?這10點一定要考慮!

基本示波器的範圍通常為50 MHz至200 MHz。如果您需要更多的頻寬,則可使用更高效能示波器,以涵蓋350 MHz以上,可達數十個GHz的範圍。

2、取樣率

取樣率(每秒取樣數)是示波器取樣訊號的速率,類似於攝影機的訊框率;這決定了示波器能擷取多少波形細節。

同樣地,我們建議採用

「五倍法則」

:使用至少5倍於您電路最高頻率分量的取樣率。

大多數的基本示波器皆具有1至2 GS/s的(最大)取樣率。請記住,基本示波器擁有高達200MHz的頻寬,所以示波器設計人員通常會在最大頻寬下,以5至10倍超取樣來設計示波器。

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取樣的速度越快,就會遺失越少的資訊,以及示波器將能更有效地呈現待測訊號;但是,這也會越快填滿記憶體,也連帶限制了可以擷取資料的時間。

大多數的入門級示波器擁有1至2 GS/s的最大取樣率,而中階示波器則可有5至10 GS/s

的最大取樣率。

3、足夠的輸入通道和正確的通道

示波器使用類比通道來儲存並顯示訊號,在一般情況下,越多通道越好,儘管增加通道即會增加價格。

是否要選擇2個或4個類比通道將取決於您的應用。例如,您可使用兩個通道來比較分量的

輸入和輸出。

四個類比通道則可讓您比較更多的訊號,並提供更大的靈活性,以數學方式來

結合通道(例如,相乘可取得功率,或相減可取得差動式訊號)。

但要注意:

您開啟的通道數量可能會降低取樣率。

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4、相容的探棒

良好的量測始於探棒頭。示波器和探棒是作為一個系統搭配使用,所以在選擇示波器時一定要考慮探棒。

在量測期間,探棒實際上即成為電路、引入電阻、電容和電感負載(改變數測)的一部分。為了儘可能地減少影響,最好使用示波器搭配的專門探棒。各種相容的探棒將可讓您在更多的應用中使用您的示波器。

另外,選擇具有足夠頻寬的被動式探棒也很重要,探棒的頻寬應該與示波器的頻寬相符。

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探棒的分類:

被動式探棒

:被動式探棒具有10倍衰減,會呈現電路的受控制阻抗和電容,並適用於大多數接地

參考的量測,大多數示波器均隨附此種探棒。

針對每個輸入通道,您將需要備一個被動

式探棒。

高電壓差動式探棒

:差動式探棒可讓接地參考的示波器進行安全、準確的浮動和差動式

量測。

每個實驗室應該都至少擁有一個!

邏輯探棒

:邏輯探棒會提供數位訊號至混合訊號示波器的前端,包括「浮動引線」與專為

連線至電路板上微小測試點所設計的配件。

電流探棒

:若增加電流探棒,可讓示波器量測電流,當然,還能讓示波器計算並顯示瞬時

功率。

5、觸發

觸發功能可提供穩定的顯示畫面,讓您能在複雜波型的特定部分上調整歸零。

所有的示波器皆可提供邊緣觸發功能,且大多數均可提供脈衝寬度觸發功能。而示波器可用的觸發選項範圍越寬,示波器越靈活(您將會更快找出問題的根源!)

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6、記錄長度

記錄長度是完整波型記錄中的點數。在一般情況下,示波器僅能儲存有限數量的取樣,所以,記錄長度越大越好。

擷取的時間=記錄長度/取樣率

所以,若具有1M點的記錄長度,且取樣率為250 MS/s時,示波器將可擷取4 ms。

良好的基本示波器一般儲存超過2,000點,這對穩定的正弦波訊號(可能需要500點)而言已綽綽有餘。但要找出複雜的數位資料流中的時序異常原因,則應考慮1M點以上的記錄長度。

如何選擇示波器?這10點一定要考慮!

具有記錄長度為數百萬點的示波器可以顯示出許多訊號活動的畫面,對研究複雜的波型

而言是必不可少的功能。

7、自動量測及分析

自動化波型量測可讓您更輕鬆地獲得準確的數值讀數。

大多數的示波器皆提供了前面板按鈕和/或螢幕式功能表,以進行準確的自動化量測,包括振幅、週期和上升/下降時間。許多數位示波器還提供了平均值和RMS計算、工作週期和其他數學運算。

比如通道運算功能讓您可對波型進行加、減和乘等運算。使用波型相乘功能將電壓和電流相乘即可獲得功率值;使用減法功能則可粗略估計差動式量測。快速傅立葉變換(FFT)功能將可讓您檢視擷取波型的頻率頻譜。

8、易於操作

示波器應易於操作非常重要,即使是偶爾使用。易於操作的標準包括:

常用的調整功能應該擁有專門的旋鈕。

AUTOSET和/或DEFAULT按鈕將可用於即時設定。

示波器應對不斷變化的事件能快速響應和反應。

示波器應可支援您的語言,包括功能表系統、內建的說明、手冊和合適的前面板說明。

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9、連線性

直接將示波器連線至電腦或透過可攜式媒體傳輸資料,可讓您進行進階的分析,並簡化

記錄和分享成果。

比如許多示波器均可產生JPG、BMP或PNG檔案,輕鬆地納入資料。許多示波器均隨付軟體,或使其可用於下載,以協助擷取螢幕畫面、收集波型資料或儲存儀器設定。還有些示波器提供了VGA輸出,讓您連線外部顯示器以便於檢視。

選示波器時,可看看有哪些功能是您需要的,現成的驅動程式可為您節省顯著的時間和精力。

10、串列匯流排解碼

大多數系統級(電腦到電腦)通訊均是在串列資料連結上傳輸。即使在現今的電路板上,大部分的晶片對晶片資料仍是在串列匯流排上傳輸。

有些示波器能夠解碼串列匯流排,並顯示資料時間相關的其他波型。相較於手工解碼,

自動解碼耗時少得多且不易出錯。

除了解碼,某些示波器還提供觸發和搜尋串列資料值的能力。

這些功能有助於加速疑難排解的程式。

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