示波器作為電子工程師的必備工具，一直以來都是電子測試領域最重要的儀器之一。它被廣泛應用于電路設計、PCB制造、電子設備維修等各個場景中，被譽為工程師的“千里眼”。然而，隨著電子技術的飛速發展，示波器的功能和性能也在不斷提升，市場上出現了各種各樣的示波器產品，價格也五花八門，如何選擇合適的示波器確實存在很多問題。

　　首先， 您要知道用示波器觀察什么?

　　您要捕捉并觀察的信號其典型性能是什么?

　　您的信號是否有復雜的特性?

　　您的信號是重復信號還是單次信號?

　　您要測量的信號過渡過程的頻寬，或者上升時間是多大?

　　您打算用何種信號特性來觸發短脈沖、脈沖寬度、窄脈沖等?

　　您打算同時顯示多少信號?

　　您對測試信號作何種處理?

　　本文將從多個方面為您提供建議，幫助您在選擇示波器時避免一些常見的問題。

　　示波器的核心技術有模擬(DRT)、數字(DSO)、還是數模兼合(DPO)。傳統的觀點認為模擬示波器具有熟悉的控制面板，價格低廉，因而總覺得模擬示波器“使用方便” 。但是隨著 A/D 轉換器速度逐年提高和價格不斷降低，以及數字示波器不斷增加的測量能力和實際上不受限制的測量功能，數字示波器已獨領風騷。但是數字示波器顯示具有三維的缺陷、處理連續性數據慢等缺點，需要具有數模兼合技術的示波器，例DPO數字熒光示波器。

　　其次，按照以下步驟估算和選型：

　　1、帶寬(頻寬)

　　數字示波器帶寬有兩種類型：重復(或等效時間)帶寬和實時(或單次)帶寬。重復帶寬只適用于重復的信號，顯示來自于多次信號采集期間的采樣。實時帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的最高頻率，且當捕捉的事件不是經常出現或瞬變信號時就更為重要，實時帶寬與采樣速率緊密聯系。帶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。帶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，100MHz的示波器通常可保證在100MHz下具有少于30%的衰減。為了確保優于2%的振幅準確度，輸入應該低于20MHz。

　　當選擇帶寬時，請使用「五倍規則」。示波器帶寬大于或等于您想要的最大頻率的五倍，如果帶寬太低，您的示波器將無法解析高頻率的變化。

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

　　2、取樣率

　　取樣率(每秒取樣數)是示波器取樣訊號的速率，類似于攝影機的訊框率;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倍于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2GS/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。

　　取樣的速度越快，就會遺失越少的信息，以及示波器將能更有效地呈現待測訊號;但是，這也會越快填滿內存，也連帶限制了可以擷取數據的時間。

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

　　3、屏幕刷新率/波形更新速度

　　熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線，指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間，垂直方向指示電壓。水平方向分為10格，垂直方向分為8格，每格又分為5份。垂直方向標有0%，10%，90%，100%等標志，水平方向標有10%，90%標志，供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數使用。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V/DIV，TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。

　　所有的示波器都會閃爍，示波器每秒鐘以特定的次數捕獲信號，在這些測量點之間將不再進行測量，這就是波形捕獲速率，也稱屏幕刷新率，表示為波形數每秒( wfms/s )。一定要區分波形捕獲速率與A/D采樣速率的區別。

　　采樣速率表示示波器在一個波形或周期內A/D采樣輸入信號的頻率;波形捕獲速率則是指示波器采集波形的速度。

　　波形捕獲速率取決于示波器的類型和性能級別，且有著很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會提供更多的重要信號特性，并能極大地增加示波器快速捕獲瞬時的異常情況，如抖動、矮脈沖、低頻干擾和瞬時誤差的概率。

　　一般來講，模擬示波器由于電路簡單，其屏幕刷新率較高，而數字存儲示波器( DSO )使用串行處理結構每秒鐘可以捕獲10到5000個波形。為了改變數字示波器屏幕刷新率低的問題，數字熒光示波器采用并行處理結構，可以提供更高的波形捕獲速率，有的高達每秒數百萬個波形，大大提高了捕獲間歇和難以捕捉事件的可能性，并能讓您更快地發現信號存在的問題。

　　4、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并顯示訊號，在一般情況下，越多通道越好，盡管增加通道即會增加價格。

　　是否要選擇2個或4個類比通道將取決于您的應用。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，并提供更大的靈活性，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。

　　(1)輸入通道選擇

　　輸入通道至少有三種選擇方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時，示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時，示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時，示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時，首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。

　　根據輸入通道的選擇，將示波器探頭插到相應通道插座上，示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起，示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關。此開關撥到“×1”位置時，被測信號無衰減送到示波器，從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到“×10"位置時，被測信號衰減為1/10，然后送往示波器，從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。

　　(2)輸入耦合方式

　　輸入耦合方式有三種選擇：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當選擇“地”時，掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實驗中，一般選擇“直流”方式，以便觀測信號的絕對電壓值。

　　5、相容的探頭和附件

　　良好的量測始于探頭。示波器和探頭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頭。當裝上探頭時，它就成為整個測試電路的一部分了，結果探棒將造成電阻性、電容性和電感性負載，使示波器呈現出與被測對象不同的測量結果。因此，針對不同應用配有相應的探頭，然后選擇其中一種，使負載效應最小，使信號得到最精確的復現。

　　在量測期間，探頭實際上即成為電路、引入電阻、電容和電感負載(改變量測)的一部分。為了盡可能地減少影響，最好使用示波器搭配的專門探頭。各種相容的探頭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頭也很重要，探頭的頻寬應該與示波器的頻寬相符。

　　探頭的分類：

　　被動式探頭：被動式探頭具有10倍衰減，會呈現電路的受控制阻抗和電容，并適用于大多數接地參考的量測，大多數示波器均隨附此種探頭。針對每個輸入通道，您將需要備一個被動式探頭。

　　高電壓差動式探頭：差動式探頭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!

　　邏輯探頭：邏輯探頭會提供數位訊號至混合訊號示波器的前端，包括「浮動引線」與專為連接至電路板上微小測試點所設計的配件。

　　電流探頭：若增加電流探頭，可讓示波器量測電流，當然，還能讓示波器計算并顯示瞬時功率。

　　6、觸發

　　觸發功能可提供穩定的顯示畫面，讓您能在復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沖寬度觸發功能。而示波器可用的觸發選項范圍越寬，示波器越靈活(您將會更快找出問題的根源!)

　　正確的觸發方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩定的、清晰的信號波形，掌握基本的觸發功能及其操作方法是十分重要的。

　　(1)觸發源(Source)選擇

　　要使屏幕上顯示穩定的波形，則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關系的觸發信號加到觸發電路。觸發源選擇確定觸發信號由何處供給。通常有三種觸發源：內觸發(INT)、電源觸發(LINE)、外觸發EXT)。

　　內觸發使用被測信號作為觸發信號，是經常使用的一種觸發方式。由于觸發信號本身是被測信號的一部分，在屏幕上可以顯示出非常穩定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發信號。

　　電源觸發使用交流電源頻率信號作為觸發信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。

　　外觸發使用外加信號作為觸發信號，外加信號從外觸發輸入端輸入。外觸發信號與被測信號間應具有周期性的關系。由于被測信號沒有用作觸發信號，所以何時開始掃描與被測信號無關。

　　正確選擇觸發信號對波形顯示的穩定、清晰有很大關系。例如在數字電路的測量中，對一個簡單的周期信號而言，選擇內觸發可能好一些，而對于一個具有復雜周期的信號，且存在一個與它有周期關系的信號時，選用外觸發可能更好。

　　(2)觸發耦合(Coupling)方式選擇

　　觸發信號到觸發電路的耦合方式有多種，目的是為了觸發信號的穩定、可靠。這里介紹常用的幾種。

　　AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發信號的交流分量觸發，觸發信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式，以形成穩定觸發。但是如果觸發信號的頻率小于10Hz，會造成觸發困難。

　　直流耦合(DC)不隔斷觸發信號的直流分量。當觸發信號的頻率較低或者觸發信號的占空比很大時，使用直流耦合較好。

　　低頻抑制(LFR)觸發時觸發信號經過高通濾波器加到觸發電路，觸發信號的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發時，觸發信號通過低通濾波器加到觸發電路，觸發信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發。這些觸發耦合方式各有自己的適用范圍，需在使用中去體會。

　　(3)觸發電平(Level)和觸發極性(Slope)

　　觸發電平調節又叫同步調節，它使得掃描與被測信號同步。電平調節旋鈕調節觸發信號的觸發電平。一旦觸發信號超過由旋鈕設定的觸發電平時，掃描即被觸發。順時針旋轉旋鈕，觸發電平上升;逆時針旋轉旋鈕，觸發電平下降。當電平旋鈕調到電平鎖定位置時，觸發電平自動保持在觸發信號的幅度之內，不需要電平調節就能產生一個穩定的觸發。當信號波形復雜，用電平旋鈕不能穩定觸發時，用釋抑(HoldOff)旋鈕調節波形的釋抑時間(掃描暫停時間)，能使掃描與波形穩定同步。

　　極性開關用來選擇觸發信號的極性。撥在“+”位置上時，在信號增加的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。撥在“-”位置上時，在信號減少的方向上，當觸發信號超過觸發電平時就產生觸發。觸發極性和觸發電平共同決定觸發信號的觸發點。

　　7、垂直增益精度

　　示波器ADC模數轉換器的垂直分辨率，就是數字示波器的垂直分辨率，其位數代表示波器將輸入電壓轉換為數字值的精確程度。

　　一般示波器的垂直分辨率是8位，高分辨率示波器達12位。

　　8、記錄長度(存儲深度)

　　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)而言已綽綽有余。但要找出復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。

　　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，對研究復雜的波型而言是必不可少的功能。

　　9、自動量測及分析

　　自動化波型量測可讓您更輕松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、工作周期和其他數學運算。

　　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)功能將可讓您查看擷取波型的頻率頻譜。

　　10、易于操作

　　示波器應易于操作，即使是偶爾使用。如果您要花很多時間去學習它們，那么您的示波器將價值不大，適當的培訓和中文操作界面會使您突破使用上的障礙。易于操作的標準包括：

　　常用的調整功能應該擁有專門的旋鈕。

　　AUTOSET和/或DEFAULT按鈕將可用于即時設定。

　　示波器應對不斷變化的事件能快速響應和反應。

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

　　11、數據管理和通訊能力

　　直接將示波器連接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，并簡化記錄和分享成果。這對測量結果的分析非常重要。將信息和測量結果在高速通信網絡中便捷地保存和共享變得日益重要。

　　比如許多示波器均可產生JPG、BMP或PNG文件，輕松地納入資料。許多示波器均隨付軟件，或使其可用于下載，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，讓您連接外部顯示器以便于檢視。

　　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。

　　12、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，大部分的芯片對芯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，并顯示資料時間相關的其他波型。相較于手工解碼，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。這些功能有助于加速疑難排解的程序。

　　13、功能的擴展性

　　為了不斷適應需求變化。示波器功能最好可以隨機擴展：

　　增加通道的內存以分析更長的記錄長度;

　　增加面對具體應用的測量功能;

　　有一整套兼容的探頭和模塊，加強示波器的能力;

　　同通用第三方的Windows兼容的分析軟件協同工作，例PATHWAVE INFINIIUM 應用軟件;

　　增加附件，如電池組和機架固定件等。

　　14、價格與性價比

　　示波器自身很穩定，一般不會出現損壞的情況，但因每年技術更新迭代導致新示波器沖擊舊示波器的市場，舊型號的示波器就會被慢慢淘汰。

　　總之，在選擇示波器時，我們需要從多個方面進行考慮。通過了解自己的實際需求，選擇合適的精度、采樣率、帶寬和存儲深度等性能指標，同時考慮操作性和易用性以及可靠性和穩定性等方面的因素，我們可以選擇到一款適合自己的示波器，幫助我們更好地完成電子測試任務。