新型低端示波器推薦_有沒有你喜歡的

示波器的工作原理

首先示波器從設計原理上分為模擬示波器和數字示波器兩種，這個想必大家都清楚。最早出現的示波器為模擬示波器，而今由于帶寬等問題，模擬示波器已經漸漸被淘汰。那模擬示波器的原理是怎么樣的呢？下面這張圖就可以很好的說明：

模擬示波器內部會產生周期性的鋸齒波信號來控制銀光平電子槍的水平偏轉，被測的電壓信號經過放大后控制熒光屏電子槍的垂直偏轉。這樣一來，光斑或者亮線就清楚的顯示在熒光屏上了，就是波形嘛。

是不是很簡單？從設計理念上來分析，模擬示波器有許多不可比擬的好處，例如信號波形不會丟失、不存在死區時間等。而數字示波器雖然一開始會存在這些問題，但隨著現在電子技術的大力發展，這種瑕疵已經變得越來越小。那數字示波器的設計原理又是怎么樣的呢？

波形首先要通過探頭，經由前端的放大器進行放大，之后由模數轉換單元進行轉換，進而存儲到采集內存中，然后顯示到顯示器上。

在這一整個過程中，你不難發現，波形并不是實時呈現在屏幕上的，而是經過采集內存之后又呈現在波形上的。因此如果整個采樣和轉換時間較長的話，就會產生較大的死區時間，所以在死區時間內的波形就無法觀察到了。這也就是為什么很多人至今仍然堅持認為數字示波器不如模擬示波器好的原因所在。

模擬示波器的優點毋庸贅述，實時性好、原理簡單、價格便宜。但是本身的儀器原理也包含了終將會被時代拋棄的硬傷。大抵有以下幾條：

一、帶寬有限：這絕對是致命硬傷。前面已經提到，模擬示波器的輸入信號是放大后直接控制CRT顯示屏的電子槍偏轉。雖然放大器的帶寬可以越來預高，但是CRT電子槍的偏轉速度是有限的，對于高頻信號，電子槍的速度跟不上信號變化。因此，當前模擬示波器帶寬真的很難做上去。二、無法存儲和分析：很多老工程師非常清楚，用模擬示波器保存波形是要拿相機拍照的，如果要測幅度、周期、上升時間，只能手動去搞。要是想測相位差、功率這些，對于數字示波器這種只是勾選一下就能完成的事情，對于模擬示波器簡直是體力活。三、觸發能力太弱：基本只能邊沿觸發吧。想脈寬觸發？斜率觸發？根本不可能！更不要開個圖形來做模板觸發這種腦洞大開的觸發方式了。四、性能不穩定：畢竟是大量的模擬器件，時間長了之后指標就不穩了，溫漂也要比數字示波器嚴重的多。在20世紀80年代開始，數字示波器逐漸嶄露頭角。特別是隨著高速ADC芯片和數字處理技術的發展，數字示波器在帶寬、觸發、分析、顯示方面全面超越了模擬示波器?，F在市面上在售的示波器基本全都是數字示波器了。

這里要強調的一點仍然是死區時間，這依賴的是數字示波器后面的處理和顯示速度。雖然在現有的技術水平下仍然無法做到實時處理，但是處理的速度越快，丟失的波形就越少，有關這方面性能是指標叫做——波形刷新率。對于200MHz帶寬示波器來說，幾乎所有的品牌都會配1G的采樣率，但是波形刷新率是更為重要的參數之一。波形刷新率越高，波形觀測的死區時間就小了好多。

不管怎么說，數字示波器取代模擬示波器都是大勢所趨。在電子技術飛速發展的階段，相信模擬示波器的價格優勢也會慢慢消失殆盡。

示波器作用

示波器是用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器，由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外，還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變為電效應的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。

示波器的使用圖解

跟萬用表類似，要使用示波器，首先也得把它和被測系統相連，用的是示波器探頭，如圖20-4所示。示波器一般都會有2個或4個通道（通常都會標有1～4的數字，而多余的那個探頭插座是外部觸發，一般用不到它），它們的低位是等同的，可以隨便選擇，把探頭插到其中一個通道上，探頭另一頭的小夾子連接被測系統的參考地（這里一定要注意一個問題：示波器探頭上的夾子是與大地即三插插頭上的地線直接連通的，所以如果被測系統的參考地與大地之間存在電壓差的話，將會導致示波器或被測系統的損壞），探針接觸被測點，這樣示波器就可以采集到該點的電壓波形了（普通的探頭不能用來測量電流，要測電流得選擇專門的電流探頭）。

接下來就要通過調整示波器面板上的按鈕，使被測波形以合適的大小顯示在屏幕上了。只需要按照一個信號的兩大要素——幅值和周期（頻率與周期在概念上是等同的）來調整示波器的參數即可，如圖2所示。

圖2 示波器幅值、時間軸旋鈕

如上圖，在每個通道插座上方的旋鈕，就是調整該通道的幅值的，即波形垂直方向大小的調整。轉動它們，就可以改變示波器屏幕上每個豎格所代表的電壓值，所以可稱其為“伏格”調整，如以下兩幅對比圖所示：左圖是1V/grid，右圖是500mV/grid，左圖波形的幅值占了2.5個格，所以是2.5V，右圖波形的幅值占了5個格，也是2.5V。推薦是將波形調整到右圖這個樣子，因為此時波形占了整個測量范圍的較大空間，可以提高波形測量的精度，如圖3所示。

圖3 示波器伏格調整對比圖

除了圖3通常上方的伏格旋鈕外，通常還會在面板上找到一個大小相同的旋鈕（不一定像圖20-6所示的位置），這個旋鈕是調整周期的，即波形水平方向大小的調整。轉動它，就可以改變示波器屏幕上每個橫格所代表的時間值，所以可稱其為“秒格”調整，如以下兩幅對比圖所示：左圖是500us/grid，右圖是200us/grid，左圖一個周期占2個格，周期是1ms，即頻率為1KHz，右圖一個周期占5個格，也是1ms，即1KHz。這里就沒有哪個更合理的問題了，具體問題具體對待，它們都是很合理的，如圖4所示。

圖4 示波器秒格調整對比圖

很多時候只進行上述兩項調整的話，是能看到一個波形，但這個波形卻很不穩定，左右亂顫，相互重疊，導致看不清楚，如圖5所示。

圖5 示波器觸發電平調整不當的示意圖

這就是因為示波器的觸發沒有調整好的緣故，那么什么是觸發呢？簡單點理解，所謂觸發就是設定一個基準，讓波形的采集和顯示都圍繞這個基準來。最常用的觸發設置是基于電平的（也可基于時間等其它量，道理相同），大家看下上面的幾張波形圖，在左側總有一個T和一個小箭頭，T是觸發的意思，這個小箭頭指向的位置所對應的電壓值就是當前的觸發電平。示波器總是在波形經過這個電平的時候，把之前和之后的一部分存儲并最終顯示出來，于是就能看到圖4、5所示的波形。如圖6所示，我們可以看到，無論如何波形也不會經過T所指的位置，即用永遠達不到觸發電平，所以失去了基準的波形看上去就不穩定了。怎么調節這個觸發電平的位置呢，在示波器面板上找一個標了Trigger的旋鈕，如下圖，轉動這個旋鈕就可以改變這個T的位置了。

圖6 示波器觸發旋鈕

除了可以改變觸發電平的值以外，還可以設置觸發的方式：比如選擇上升沿還是下降沿觸發，也就是選擇讓波形向上增加的時候經過觸發電平還是向下減小的時候經過觸發電平來完成觸發，這些設置一般都是通過Trigger欄里的按鈕和屏幕方便的菜單鍵來完成。

只要經過上述的這三四步，你就可以把示波器的核心功能應用起來了，可以用它觀察單片機系統的各個信號了。比如說上電后系統不運行，就用它來測一下晶振引腳的波形正常與否吧。需要注意的是，晶振引腳上的波形并不是方波，而是更像正弦波，而且晶振的兩個腳上的波形是不一樣的，一個幅值小一點的是作為輸入的，一個幅值大一點的是作為輸出的，如圖7所示。

圖7 示波器實測的晶振波形

新型低端示波器推薦

“無臉”示波器都是USB控制的。WiFi和藍牙無線示波器如今在低端市場已經比較普遍。早先的無線示波器一般都是連接安卓設備，因為安卓系統比iOS設備更容易開發APP。我見到的最早的無線示波器是由Aubrey Kagan設計的，它就是連接到一個安卓平板電腦，但沒有對外銷售。

我測試過另外一些低端無線示波器，比如由 LabNation和Aeroscope開發的型號。我也嘗試過國家儀器（NI）的VirtualBench，售價1999美元，這不能算低端示波器了。

RS Components的2通道RS Pro 2205A-20售價145英鎊，具有200 Msamples/s的采樣率，以及20 MHz的帶寬，特別適合音頻和低頻應用。除了USB接口，它還帶有UART （RS-232）、SPI、I2C、LIN和CAN接口，可以安裝在汽車里、機器上，以及嵌入式系統中。

DS212袖珍式示波器自帶顯示屏，采用機械滑輪來調節垂直和水平分辨率。不太清楚它的實際制造商，在亞馬遜上這種型號有兩個不同的名稱和標價：YKEY的標價為109.98美元，KEVWTECH的標價為178美元。它在一個叫做e-design的中文網站上也有售。

DS212具有1MHz帶寬和10Msamples/s采樣率，輸入電壓范圍為±40V。它內置電池，可以通過微型USB端口充電。據一個視頻介紹，DS212只有一個探頭，雖然它是兩通道的型號。

IkaLogic的IkaScope示波器外形有點另類，具有30 MHz帶寬和200 Msamples/s采樣率，使用WiFi連接iOS和安卓設備，也可以連接桌面和筆記本電腦（Windows、Linux和MacOS），售價高達299歐元（約368美元）。而Aeroscope示波器的采樣率為100 Msamples/s，帶寬只有20 MHz，采用藍牙連接iOS設備，售價為199美元。

接下來是Red Pitaya。據Aubrey Kagan介紹，這種示波器和波形發生器實際上就是一個FPGA板，帶有兩個模擬-數字轉換器（ADC）和兩個數字-模擬轉換器（DAC）。

我們從儀器的角度來看Red Pitaya，而不要只將其視作FPGA板。它有兩個型號：14位和10位。其輸入帶寬為40 MHz，輸出帶寬為50 MHz，采樣率不明。Red Pitaya不需要軟件，因為它使用內部WEB服務器，通過以太網線與計算機相連。一個SD存儲卡可以存儲數據。其最低售價為239歐元（約294美元），根據外設不同價格略有差別。