示波器作为电子工程师的必备工具，一直以来都是电子测试领域最重要的仪器之一。它被广泛应用于电路设计、PCB制造、电子设备维修等各个场景中，被誉为工程师的“千里眼”。然而，随着电子技术的飞速发展，示波器的功能和性能也在不断提升，市场上出现了各种各样的示波器产品，价格也五花八门，如何选择合适的示波器确实存在很多问题。

　　首先， 您要知道用示波器观察什么?

　　您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么?

　　您的信号是否有复杂的特性?

　　您的信号是重复信号还是单次信号?

　　您要测量的信号过渡过程的频宽，或者上升时间是多大?

　　您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等?

　　您打算同时显示多少信号?

　　您对测试信号作何种处理?

　　本文将从多个方面为您提供建议，帮助您在选择示波器时避免一些常见的问题。

　　示波器的核心技术有模拟(DRT)、数字(DSO)、还是数模兼合(DPO)。传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的控制面板，价格低廉，因而总觉得模拟示波器“使用方便” 。但是随着 A/D 转换器速度逐年提高和价格不断降低，以及数字示波器不断增加的测量能力和实际上不受限制的测量功能，数字示波器已独领风骚。但是数字示波器显示具有三维的缺陷、处理连续性数据慢等缺点，需要具有数模兼合技术的示波器，例DPO数字荧光示波器。

　　其次，按照以下步骤估算和选型：

　　1、带宽(频宽)

　　数字示波器带宽有两种类型：重复(或等效时间)带宽和实时(或单次)带宽。重复带宽只适用于重复的信号，显示来自于多次信号采集期间的采样。实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率，且当捕捉的事件不是经常出现或瞬变信号时就更为重要，实时带宽与采样速率紧密联系。带宽决定了示波器量测类比讯号的能力，这决定了仪器可以准确量测的最大频率。带宽也是价格的关键的决定因素。

　　选择示波器前先确定您的需求。例如，100MHz的示波器通常可保证在100MHz下具有少于30%的衰减。为了确保优于2%的振幅准确度，输入应该低于20MHz。

　　当选择带宽时，请使用「五倍规则」。示波器带宽大于或等于您想要的最大频率的五倍，如果带宽太低，您的示波器将无法解析高频率的变化。

　　基本示波器的范围通常为50MHz至200MHz。如果您需要更多的带宽，则可使用更高效能示波器，以涵盖350MHz以上，可达数十个GHz的范围。

　　2、取样率

　　取样率(每秒取样数)是示波器取样讯号的速率，类似于摄影机的讯框率;这决定了示波器能撷取多少波形细节。

　　同样地，我们建议採用「五倍法则」：使用至少5倍于您电路最高频率分量的取样率。

　　大多数的基本示波器皆具有1至2GS/s的(最大)取样率。请记住，基本示波器拥有高达200MHz的频宽，所以示波器设计人员通常会在最大频宽下，以5至10倍超取样来设计示波器。

　　取样的速度越快，就会遗失越少的信息，以及示波器将能更有效地呈现待测讯号;但是，这也会越快填满内存，也连带限制了可以撷取数据的时间。

　　大多数的入门级示波器拥有1至2GS/s的最大取样率，而中阶示波器则可有5至10GS/s的最大取样率。

　　3、屏幕刷新率/波形更新速度

　　荧光屏是示波管的显示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多条刻度线，指示出信号波形的电压和时间之间的关系。水平方向指示时间，垂直方向指示电压。水平方向分为10格，垂直方向分为8格，每格又分为5份。垂直方向标有0%，10%，90%，100%等标志，水平方向标有10%，90%标志，供测直流电平、交流信号幅度、延迟时间等参数使用。根据被测信号在屏幕上占的格数乘以适当的比例常数(V/DIV，TIME/DIV)能得出电压值与时间值。

　　所有的示波器都会闪烁，示波器每秒钟以特定的次数捕获信号，在这些测量点之间将不再进行测量，这就是波形捕获速率，也称屏幕刷新率，表示为波形数每秒( wfms/s )。一定要区分波形捕获速率与A/D采样速率的区别。

　　采样速率表示示波器在一个波形或周期内A/D采样输入信号的频率;波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。

　　波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。

　　一般来讲，模拟示波器由于电路简单，其屏幕刷新率较高，而数字存储示波器( DSO )使用串行处理结构每秒钟可以捕获10到5000个波形。为了改变数字示波器屏幕刷新率低的问题，数字荧光示波器采用并行处理结构，可以提供更高的波形捕获速率，有的高达每秒数百万个波形，大大提高了捕获间歇和难以捕捉事件的可能性，并能让您更快地发现信号存在的问题。

　　4、足够的输入通道和正确的通道

　　示波器使用类比通道来储存并显示讯号，在一般情况下，越多通道越好，尽管增加通道即会增加价格。

　　是否要选择2个或4个类比通道将取决于您的应用。例如，您可使用两个通道来比较分量的输入和输出。四个类比通道则可让您比较更多的讯号，并提供更大的灵活性，以数学方式来结合通道(例如，相乘可取得功率，或相减可取得差动式讯号)。

　　但要注意：您开启的通道数量可能会降低取样率。

　　(1)输入通道选择

　　输入通道至少有三种选择方式：通道1(CH1)、通道2(CH2)、双通道(DUAL)。选择通道1时，示波器仅显示通道1的信号。选择通道2时，示波器仅显示通道2的信号。选择双通道时，示波器同时显示通道1信号和通道2信号。测试信号时，首先要将示波器的地与被测电路的地连接在一起。

　　根据输入通道的选择，将示波器探头插到相应通道插座上，示波器探头上的地与被测电路的地连接在一起，示波器探头接触被测点。示波器探头上有一双位开关。此开关拨到“×1”位置时，被测信号无衰减送到示波器，从荧光屏上读出的电压值是信号的实际电压值。此开关拨到“×10"位置时，被测信号衰减为1/10，然后送往示波器，从荧光屏上读出的电压值乘以10才是信号的实际电压值。

　　(2)输入耦合方式

　　输入耦合方式有三种选择：交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。当选择“地”时，扫描线显示出“示波器地”在荧光屏上的位置。直流耦合用于测定信号直流绝对值和观测极低频信号。交流耦合用于观测交流和含有直流成分的交流信号。在数字电路实验中，一般选择“直流”方式，以便观测信号的绝对电压值。

　　5、相容的探头和附件

　　良好的量测始于探头。示波器和探头是作为一个系统搭配使用，所以在选择示波器时一定要考虑探头。当装上探头时，它就成为整个测试电路的一部分了，结果探棒将造成电阻性、电容性和电感性负载，使示波器呈现出与被测对象不同的测量结果。因此，针对不同应用配有相应的探头，然后选择其中一种，使负载效应最小，使信号得到最精确的复现。

　　在量测期间，探头实际上即成为电路、引入电阻、电容和电感负载(改变量测)的一部分。为了尽可能地减少影响，最好使用示波器搭配的专门探头。各种相容的探头将可让您在更多的应用中使用您的示波器。

　　另外，选择具有足够频宽的被动式探头也很重要，探头的频宽应该与示波器的频宽相符。

　　探头的分类：

　　被动式探头：被动式探头具有10倍衰减，会呈现电路的受控制阻抗和电容，并适用于大多数接地参考的量测，大多数示波器均随附此种探头。针对每个输入通道，您将需要备一个被动式探头。

　　高电压差动式探头：差动式探头可让接地参考的示波器进行安全、准确的浮动和差动式量测。每个实验室应该都至少拥有一个!

　　逻辑探头：逻辑探头会提供数位讯号至混合讯号示波器的前端，包括「浮动引线」与专为连接至电路板上微小测试点所设计的配件。

　　电流探头：若增加电流探头，可让示波器量测电流，当然，还能让示波器计算并显示瞬时功率。

　　6、触发

　　触发功能可提供稳定的显示画面，让您能在复杂波型的特定部分上调整归零。

　　所有的示波器皆可提供边缘触发功能，且大多数均可提供脉冲宽度触发功能。而示波器可用的触发选项范围越宽，示波器越灵活(您将会更快找出问题的根源!)

　　正确的触发方式直接影响到示波器的有效操作。为了在荧光屏上得到稳定的、清晰的信号波形，掌握基本的触发功能及其操作方法是十分重要的。

　　(1)触发源(Source)选择

　　要使屏幕上显示稳定的波形，则需将被测信号本身或者与被测信号有一定时间关系的触发信号加到触发电路。触发源选择确定触发信号由何处供给。通常有三种触发源：内触发(INT)、电源触发(LINE)、外触发EXT)。

　　内触发使用被测信号作为触发信号，是经常使用的一种触发方式。由于触发信号本身是被测信号的一部分，在屏幕上可以显示出非常稳定的波形。双踪示波器中通道1或者通道2都可以选作触发信号。

　　电源触发使用交流电源频率信号作为触发信号。这种方法在测量与交流电源频率有关的信号时是有效的。特别在测量音频电路、闸流管的低电平交流噪音时更为有效。

　　外触发使用外加信号作为触发信号，外加信号从外触发输入端输入。外触发信号与被测信号间应具有周期性的关系。由于被测信号没有用作触发信号，所以何时开始扫描与被测信号无关。

　　正确选择触发信号对波形显示的稳定、清晰有很大关系。例如在数字电路的测量中，对一个简单的周期信号而言，选择内触发可能好一些，而对于一个具有复杂周期的信号，且存在一个与它有周期关系的信号时，选用外触发可能更好。

　　(2)触发耦合(Coupling)方式选择

　　触发信号到触发电路的耦合方式有多种，目的是为了触发信号的稳定、可靠。这里介绍常用的几种。

　　AC耦合又称电容耦合。它只允许用触发信号的交流分量触发，触发信号的直流分量被隔断。通常在不考虑DC分量时使用这种耦合方式，以形成稳定触发。但是如果触发信号的频率小于10Hz，会造成触发困难。

　　直流耦合(DC)不隔断触发信号的直流分量。当触发信号的频率较低或者触发信号的占空比很大时，使用直流耦合较好。

　　低频抑制(LFR)触发时触发信号经过高通滤波器加到触发电路，触发信号的低频成分被抑制;高频抑制(HFR)触发时，触发信号通过低通滤波器加到触发电路，触发信号的高频成分被抑制。此外还有用于电视维修的电视同步(TV)触发。这些触发耦合方式各有自己的适用范围，需在使用中去体会。

　　(3)触发电平(Level)和触发极性(Slope)

　　触发电平调节又叫同步调节，它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时，扫描即被触发。顺时针旋转旋钮，触发电平上升;逆时针旋转旋钮，触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时，触发电平自动保持在触发信号的幅度之内，不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂，用电平旋钮不能稳定触发时，用释抑(HoldOff)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间)，能使扫描与波形稳定同步。

　　极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时，在信号增加的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时，在信号减少的方向上，当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。

　　7、垂直增益精度

　　示波器ADC模数转换器的垂直分辨率，就是数字示波器的垂直分辨率，其位数代表示波器将输入电压转换为数字值的精确程度。

　　一般示波器的垂直分辨率是8位，高分辨率示波器达12位。

　　8、记录长度(存储深度)

　　记录长度是完整波型记录中的点数。在一般情况下，示波器仅能储存有限数量的取样，所以，记录长度越大越好。

　　撷取的时间=记录长度/取样率

　　所以，若具有1M点的记录长度，且取样率为250 MS/s时，示波器将可撷取4 ms。

　　良好的基本示波器一般储存超过2,000点，这对稳定的正弦波讯号(可能需要500点)而言已绰绰有余。但要找出复杂的数位资料流中的时序异常原因，则应考虑1M点以上的记录长度。

　　具有记录长度为数百万点的示波器可以显示出许多讯号活动的画面，对研究复杂的波型而言是必不可少的功能。

　　9、自动量测及分析

　　自动化波型量测可让您更轻松地获得准确的数值读数。

　　大多数的示波器皆提供了前面板按钮和/或萤幕式功能表，以进行准确的自动化量测，包括振幅、週期和上升/下降时间。许多数位示波器还提供了平均值和RMS计算、工作周期和其他数学运算。

　　比如通道运算功能让您可对波型进行加、减和乘等运算。使用波型相乘功能将电压和电流相乘即可获得功率值;使用减法功能则可粗略估计差动式量测。快速傅立叶变换(FFT)功能将可让您查看撷取波型的频率频谱。

　　10、易于操作

　　示波器应易于操作，即使是偶尔使用。如果您要花很多时间去学习它们，那么您的示波器将价值不大，适当的培训和中文操作界面会使您突破使用上的障碍。易于操作的标准包括：

　　常用的调整功能应该拥有专门的旋钮。

　　AUTOSET和/或DEFAULT按钮将可用于即时设定。

　　示波器应对不断变化的事件能快速响应和反应。

　　示波器应可支持您的语言，包括功能表系统、内建的说明、手册和合适的前面板说明。

　　11、数据管理和通讯能力

　　直接将示波器连接至电脑或透过可携式媒体传输资料，可让您进行进阶的分析，并简化记录和分享成果。这对测量结果的分析非常重要。将信息和测量结果在高速通信网络中便捷地保存和共享变得日益重要。

　　比如许多示波器均可产生JPG、BMP或PNG文件，轻松地纳入资料。许多示波器均随付软件，或使其可用于下载，以协助撷取萤幕画面、收集波型资料或储存仪器设定。还有些示波器提供了VGA输出，让您连接外部显示器以便于检视。

　　选示波器时，可看看有哪些功能是您需要的，现成的驱动程式可为您节省显着的时间和精力。

　　12、串列汇流排解码

　　大多数系统级(电脑到电脑)通讯均是在串列资料连结上传输。即使在现今的电路板上，大部分的芯片对芯片资料仍是在串列汇流排上传输。

　　有些示波器能够解码串列汇流排，并显示资料时间相关的其他波型。相较于手工解码，自动解码耗时少得多且不易出错。除了解码，某些示波器还提供触发和搜寻串列资料值的能力。这些功能有助于加速疑难排解的程序。

　　13、功能的扩展性

　　为了不断适应需求变化。示波器功能最好可以随机扩展：

　　增加通道的内存以分析更长的记录长度;

　　增加面对具体应用的测量功能;

　　有一整套兼容的探头和模块，加强示波器的能力;

　　同通用第三方的Windows兼容的分析软件协同工作，例PATHWAVE INFINIIUM 应用软件;

　　增加附件，如电池组和机架固定件等。

　　14、价格与性价比

　　示波器自身很稳定，一般不会出现损坏的情况，但因每年技术更新迭代导致新示波器冲击旧示波器的市场，旧型号的示波器就会被慢慢淘汰。

　　总之，在选择示波器时，我们需要从多个方面进行考虑。通过了解自己的实际需求，选择合适的精度、采样率、带宽和存储深度等性能指标，同时考虑操作性和易用性以及可靠性和稳定性等方面的因素，我们可以选择到一款适合自己的示波器，帮助我们更好地完成电子测试任务。