【導讀】市場上示波器種類繁多，如何選擇一款示波器？商家在宣傳時往往會突出帶寬和采樣率這兩個參數，這樣選擇是不是萬無一失，那些參數背后隱藏著哪些不為人知？請聽小編講解選擇示波器必須注意的參數。
選擇示波器的時候，我做了詳細的記錄，這里想跟大家分享一下，我是如何選擇一臺示波器的！我研究了市場上幾個品牌的示波器，最后，選擇了一款Pico示波器，所以，相對于其他示波器，我將會重點介紹這款示波器。但是，內容可能有些簡單，因為我沒有太多的示波器，所以不能將拍成照片放在文章中。我也不是Pico的員工，在這里我會嘗試著放以一些其他有這個系列產品的供應商的例子來保持平衡。
這個系列由四個專題組成。下次專題二，我在討論寬帶和采樣率。本次專題一將介紹示波器的物理特性：臺式示波器和PC示波器的探頭類型和數字輸入。下一次，我將會討論示波器的核心參數，像帶寬、采樣率、模數轉換的分辨率。之后，我將會介紹運行在示波器上的軟件和一些細節(jié)，比如遠程控制，快速傅立葉變換（FFT），數字解碼和緩存。最后，將會介紹其他的一些參數，像外部觸發(fā)和時鐘同步，還有總結一下我已經介紹過的示波器參數。
一、你是想要PC示波器的還是臺式示波器？
這是兩種不同的設備類型，可根據需要去選擇示波器的類型。很多人喜歡用臺式示波器，因為它可以直接放在試驗臺上測試電路信號，而不需要配置一臺電腦才能使用。也有人喜歡PC示波器，通過USB來連接到電腦上使用。我一直以來都比較喜歡于PC示波器。首先是它只需要占用很小的地方，例如，我可以將示波器垂直地放在桌子，這樣就可以節(jié)省了一些地方（如圖1所示）。
圖1 垂直放置示波器
我喜歡PC示波器的另一個原因是，它能夠用電腦的鍵盤和鼠標來設置示波器，尤其是在用高級觸發(fā)時，鍵盤和鼠標更加方便。另外，當你想要進行屏幕截圖或者存儲數據時，直接在用鼠標在電腦上操作就行，而不必先保存在示波器內，然后再通過一個U盤或者其他類似設備將其拷貝到電腦上。當然USB示波器也有一些缺點。人們抱怨最多的可能就是沒有按鈕控制功能，不過這個也是很容易解決的。
圖2中你可以看到USB的“旋鈕板”，那是我自己做的。旋鈕的每次旋轉都會發(fā)送一次“鍵擊命令”，只要你的PC示波器激活自定義快捷鍵、改變輸入范圍和時基等功能。一般情況下，我還是用鍵盤和鼠標，因為我發(fā)現有時他們比旋鈕好用。如果你喜歡這個設計，你可以在我的博客上找得到。
圖2 自制示波器旋鈕
擁有一款PC示波器也意味著你能夠擁有一個大尺寸的屏幕。一款高端的示波器可以在12.1英寸的屏幕上顯示，但是你可以用200美元或者更低的價格為你的電腦購買一個22寸的顯示屏來顯示波形。如果你的示波器的軟件支持多個窗口的話，那你就可以像圖3中那樣來設置多個顯示界面。
圖3 軟件顯示多個窗口
對于我個人來說，我更加喜歡我的電腦上一次只顯示一個界面。當然，如果你不想用你的電腦來配套示波器使用的話，這時你也許需要的就是一臺臺式示波器。二、地線在哪里？
對PC示波器，人們抱怨最多的是它探頭的地線跟USB的地線是連接在一起的！所以你需要確保在測試時，PC示波器和電腦的地線間沒電壓差。
其實，大多數示波器在進行測試時都需要考慮這個情況，不管臺式示波器還是PC示波器。如果你用歐姆表來檢測一下，你會發(fā)現那個 “探頭地線”實際上也是和臺式示波器的系統(tǒng)地連接在一起。至少我曾經測試我購買的幾臺其他品牌的示波器，都是這樣的情況。因此對PC示波器存在抱怨是不太公平的。
你也可以選用差分或者隔離示波器，他們主要用來消除在不同輸入端之間的接地回路問題。他們也能給您更多的測量靈活性。比如說，如果你想要測試經過“高側分流電阻”的電壓，你就可以用差分示波器來測量了，TiePieHS4 DIFF差分示波器就可以實現這種測量。當然，你也可以給普通單端示波器購買差分探頭，同樣可以實現差分測量。大多數的供應商都制作這樣的探頭（安捷倫、泰克、PicoTech和Rigol等）。
三、輸入信號類型
幾乎所有的示波器都有直流耦合和交流耦合的輸入，你有時可能想要去對比示波器的最小量程和最大量程。其實，不要太過考慮那些所謂的上限和下限，除非您有很特殊的要求。當您考慮示波器的最大輸入范圍時，請記住你很有可能需要用到10:1的探頭，這就意味著一個有±20V的輸入范圍的示波器可以在10:1的探頭的幫助下變成范圍為±200V。
當考慮示波器的最小輸入范圍時，噪聲是完全可以讓你抓狂的！例如，示波器有一個1mV/div的范圍，那么你就必須要考慮噪聲的影響。測量一個非常小的信號時，一般不要在測量端使用有源探頭。比如，你想要測經過分流器的電流的時候，是完全可以用差分放大芯片自己動手制作一個。
除了真正的測量范圍，你可能也會對“偏置范圍”感興趣。在DC耦合時，大多數示波器都能夠去掉一個固定的電壓（用偏置功能）。例如，你可以在一個最大1.0V的輸入范圍下測試1.2V的輸入電壓，因為示波器是可以先將信號上減少1V。當然，當你需要在一些固定的電壓上去掉更小的信號時，將會更加方便。
另一種常見的輸入類型是50Ω阻抗輸入。正常情況下，這就意味著示波器可以在AC、DC和DC50輸入類型間切換。DC50的意思就是輸入是有50Ω的阻抗的。一般用到更高模擬帶寬的示波器上有這個功能。例如，它可以測量一個50Ω阻抗SMA連接器端輸出的時鐘信號。另外，50Ω的輸入阻抗可以簡化示波器與其他的實驗儀器進行連接的步驟（不用額外配置1MΩ轉50歐阻抗轉換器）。如果你也想要用一個低噪聲的放大器去測量一個非常小的信號，那也是沒有問題的，因為你可以準確地將低噪聲放大器的輸出關閉。
如果你最后需要DC50的終端，你可以購買一個50Ω的直通端子，最高配套1GHz 帶寬的示波器使用。可以直接連接在示波器前端，從而獲得50Ω的輸入阻抗。
一個大型的示波器公司往往會有不同帶寬、不同輸入范圍，不同型號的產品。比如說，Pico5000系列最高帶寬200MHz， DCAC高阻抗輸入。Pico6000系列的示波器500MHz帶寬及其以下的型號輸入類型有DCACDC50。6000系列1000MHz帶寬的示波器下只有50Ω的輸入阻抗。其他的供應商幾乎也是這樣：在最高的帶寬下也是有50Ω的輸入阻抗，中等帶寬的示波器有DCACDC50三種輸入類型，低帶寬示波器只有DCAC模式。
四、探頭的質量和類型
在日復一日的使用中，沒有什么東西能夠跟你的示波器的探頭質量那樣影響著你。這是你與示波器的互動橋梁。
大多數“標準”的示波器探頭是跟圖4中的照片一樣的。
圖4 通用探頭
它們是可調檔位從1:1到10:1的衰減，10:1是對輸入信號衰減10倍。值得注意的一點是，在1:1的模式下，大多數的示波器擁有非常有限的帶寬—一般是小于10MHz。然而在10：1模式下可能會有300MHz的帶寬！另外，10:1模式下的負載更小。更高帶寬的探頭通常只有10:1模式。我猜想是因為高頻時，頻繁的切換探頭衰減檔位會損壞。首先要檢查的是探頭的頂尖是否是可以移除的。如果你弄壞了頂尖，它是很方便的換一個頂尖，而不是把整個探頭都更換了。如果你是在探測一個PCB板，它可以很容易探測測量點。當然，一般的探頭都會有一個適配器，用于專門測試PCB的，而不是只有一個探頭尖端。老款的安捷倫的1160A探頭就是有這樣一個尖端。
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我很喜歡的一款是帶彈簧夾的探頭（圖4中）。它的尖端比標準探頭小一些，彈簧支撐的作用讓它更加容易地與焊接接頭相連。你可以使用一些力氣來戳穿氧化層，彈簧支撐的器件可以讓你準確地觸摸到接頭。另外，你甚至可以這樣做—將探頭穿過焊錫表面。它上面也有一些塑料的防護層，這些可以將標準的接口器件規(guī)格（例如1.27mm,1mm,0.5mm,0.8mm）加到TQFPSOICTSSOP封裝形式的探頭。
圖4是Pico6000系列標配的探頭，可以有通過型號區(qū)分：TA150（350MHz帶寬）或者TA133(500MHz帶寬)。但是我要說明的是，安捷倫也在賣一款同樣的探頭—型號為N287xA—作為一種附件。相似的，力科也在賣類似的探頭—PP007，羅德與施瓦茨也賣類似的型號—RTM-ZP10，同樣也有相似的附件。但是我懷疑他們的探頭出來自同一個供應商。根據你自己的需求和選項，如果你單獨地訂購這些探頭的話，它的價格在$200到$400之間。
Pomona Electronics 也在賣同樣的探頭，型號為6491到6501（不同的型號，帶寬不同）。一款150MHz（6493）的探頭，它在Digi-Key、 Mouser 和Newark element14上售賣也就幾十到一百美元。這個探頭是跟一開始的彈簧式的不同的，但是如果你對帶寬的要求不高的話，可以選擇購買它。
圖5 探測電路
如果你在使用一個高帶寬的探頭的話，那你要關心的是頻率響應的平滑度。一個探頭標稱帶寬1GHz，電壓幅值在1GHz時會下降3dB。但是無良商家制造的產品不會有一個非常平滑的頻率響應或者在-3dB點處沒有下滑。在使用高帶寬的探頭的時候，接地將會是非常的重要的一個問題。經典的鱷魚夾也許不會消失！一個最簡單的附件是跟在圖5中顯示的那樣的。也許會有更多更加適合的可用的接地的配件，這些可以查一下探頭自帶的一些說明文件。
不要擔心不能為你自己的探頭配置附件。圖6中顯示的探頭支架是我用一個可調的機械手制作的。
圖6 為探頭配置可調機械手
五、數字輸入最后，講一下混合數字示波器，即，同一款示波器既有模擬通道，也有數字通道。這里也是個人的選擇：也許你會想要一個單獨的數字分析儀，或者是你希望將它內置到你的示波器中。
我自己選擇了一個基于PC的單獨的數字邏輯分析儀。數字邏輯分析儀可以以一個比較低的價格從很多供應商那里購買。根據我的經驗，跟一個不帶邏輯分析儀的示波器相比，帶有邏輯分析儀的示波器更加不劃算。當你在評價它的時候，一定要看清楚通道數、最大采樣率、緩存大小和邏輯分析儀能夠解碼的信號種類。
當一個系統(tǒng)集成商建議你買一個示波器和分析儀組合在一起的儀器來獲得數字和模擬信號的同步的時候，請記住這些儀器的一般都是可以輸出一個觸發(fā)信號的。所以如果你的示波器在開始捕捉模擬信號時，可以產生一個觸發(fā)信號，那么你完全可以在數字邏輯分析儀同步捕捉同步的數據（反之亦然）。
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