2021年12月22日 | 【工程师入门须知】示波器主要指标解读

2021-12-22 来源：eefocus

作为一名刚入门的电子工程师来说，学好用好示波器是他们的必备技能。都说示波器是电子工程师的“眼睛”，在用这双“眼睛”之前，有必要对它有基础的了解。了解示波器以下指标，不管对于电子工程师来说，还是对于采购、选型人员来说都是非常必要的。今天安泰测试就给大家解读一下示波器这些主要指标，希望对大家有所帮助：

1.带宽

带宽指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7%时的频率值，即-3dB点(基于对数标度)。本规范指出示波器所能准确测量的频率范围。带宽决定示波器对信号的基本测量能力。

随着信号频率的增加，示波器对信号准确显示能力将下降。如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数具将被丢失。如果没有足够的带宽，得到的关于信号的所有特性、响铃和振鸣等都毫无意义。下面小编分享一条选择带宽的妙招：

5倍准则

5倍准则(示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分Х 5)使用5倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过±2%，一般已足够了。然而，随着信号频率的增加，这个经验准则已不再适用。带宽越高，再现的信号就越准确。

2. 上升时间

在数字世界中，时间的测定至关重要。在测定数字信号时，如脉冲和阶跃波可能更需要对上升时间做性能上的考虑。示波器必需要有足够长的上升时间，才能准确的捕获快速变换的信号细节。

示波器上升时间

示波器上升时间=被测信号的最快上升时间。上升时间描述示波器的有效频率范围，选择示波器上升时间的依据类似于带宽的选择依据。示波器的上升时间越快，对信号的快速变换的捕获也就越准确。

3. 采样率

采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内，采样输入信号的频率。表示为样点数每秒(S/S)。示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丢失的概率就越小。如果需要观测较长时间范围内的慢变信号，则最小采样率就变得较为重要。

计算采样速率的方法取决于所测量的波形类型，以及示波器所采用的信号重构方式。为了准确的再现信号并避免混淆，奈奎斯特定理规定，信号的采样速率必需不小于其最高频率成分的两倍。

然而，这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度，而且从定义上看，低频干扰是不连续的，所以采用两倍于最高频率成分的采样速率是不够的。实际上，信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。

使用正弦差值法时：

在使用正弦差值法时，为了准确再显信号，示波器的采样速率至少需为信号最高频率成分的2.5倍。使用线性插值法时，示波器的采样速率应至少是信号最高频率成分的10倍。

4. 波形捕获速率

是指示波器采集波形的速度。所有的示波器都会闪烁。也就是说，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在进行测量。这就是波形捕获速率，表示为波形数每秒(wfms/s)。

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，并能极大的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。

5. 记录长度

表示为构成一个完整波形记录的点数，决定了每个通道中所能捕获的数据量。由于示波器仅能存储有限数目的波形采样，波形的持续时间和示波器的采样速率成反比。

6. 触发能力

示波器的触发功能在正确的信号位置点同步水平扫描，决定着信号特性是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单脉冲波形。

7. 有效比特

是示波器准确再现正弦信号波形的能力的度量。这个度量将示波器的实际错误同理论上理想的数字化仪进行比较。由于实际的误差数包括噪声和失真，所以必需指定信号的频率和幅度。

8. 频率响应

仅仅采用带宽是不足以保证示波器准确捕获高频信号的。示波器设定的目标是一个特定类型的频率响应：最大平坦包络时延(MFED)。此类型的频率响应用最小的过冲和阻尼振荡，提供极好的脉冲逼真度。

由于数字示波器是由实际的放大器、衰减器、模数转换器(ADC)、连接器和继电器组成，MFED响应只是对目标值的一个逼近。不同厂家的产品的脉冲逼真度有着很大的不同。

9. 垂直灵敏度

垂直灵敏度指示垂直放大器对弱信号的放大程度，通常用每刻度多少毫伏来表示。多用途示波器能检测出的最小伏特数的典型值约为1mv每垂直显示屏刻度。

10. 扫描速度

扫描速度表征轨迹扫过示波器显示屏的速度有多快，以便能够发现更细微的细节。示波器的扫描速度用时间(秒)/格表示。

11. 增益精度

增益精度是表征垂直系统对信号的衰减或放大的准确程度，通常用多少百分比误差来表示。

12. 水平准确度

水平或者时基准确度是指在水平系统中，显示信号的定时的准确度，通常用多少百分比误差来表示。

13. 垂直分辨率

模数转换器的垂直分辨率，也就是数字示波器的垂直分辨率，是指示波器将输入电压转换为数字值的精确程度。垂直分辨率用比特数来度量。计算方法能提高有效的分辨率，例如高分辨率捕获模式。

工程师入门须知主要指标