示波器自从问世以来，它一直是最重要、最常用的电子测试仪器之一。由于电子技术的发展，示波器的能力不断提升，其性能与价格也五花八门，市场参差不齐。示波器看似简单，但如何选择，也存在许多问题。本文就旨在指引你拨开迷雾，从几个方面分析选择示波器时应注意的问题：

　　一、重中之重

　　选择示波器的第一步不是要看那些示波器的广告和规格，而是要你花一些时间认真地考虑一下你打算用来干嘛和用在什么场合。

　　示波器你要用在什么地方（工作台、客户端还是在汽车罩下）？

　　一次性需要同时测试几个信号？

　　你要测试的信号的最大和最小幅值？

　　你要测试的信号的最高频率是多少？

　　你要测试的信号是重复还是单次激发信号？

　　除了要时域显示外，你是否还需要频域显示（频谱分析）？

　　根据以上的几个问题，你就可以开始思考一下什么样的示波器才是符合你要求的最佳选择。

　　二、带宽

　　首先要考虑的参数是带宽，带宽被定义为可通过前端放大器信号的最大频率。因此，示波器的模拟带宽必须大于你要测试信号的最大频率（实时）。

　　单是带宽是不足以保证一台数字存储示波器能准确地捕捉高频信号，示波器厂商的目的是设计出一款特定频率响应的示波器，这个响应被定义为最大平坦包络延迟（MFED）。这种类型的频率响应使上冲、下冲和振铃最小，实现了出色的脉冲保真度。然而，因为数字存储示波器是由放大器、衰减器、模/数转换器、连接线和继电器组成的，所以MFED响应只能无限地接近，而不能完全达到。

　　大部分的示波器厂商把带宽定义为当一个正弦波的输入信号在示波器中衰减为它原来幅值的71%（-3dB点）时该正弦波的频率，其实这种定义是没什么意义的。或者换句话说，带宽就是允许输入信号的显示轨迹错误地衰减了29%的频率。

　　也要记住这一点，如果你的输入信号不是纯正的正弦波，它会含有一些更高频率的谐波。比如说，一个20MHz的纯正方波在20MHz带宽的示波器显示出来的是一个衰减过和失真的波形。作为一个经验法则，尽可能购买一台带宽五倍于所要测试信号最大频率的示波器，但是，高带宽的示波器非常昂贵，因此你可能要在这方面作出妥协。部分示波器的标定带宽并不在所有电压范围内有效，所以一定要仔细查看下示波器的规格说明。

　　三、采样率

　　选择模拟示波器总是很简单的：只要带宽能满足你的要求就行了，但对于数字示波器，采样率和存储深度都是同等的重要。对于数字存储示波器，采样率常常是用兆样本每秒（MS/s）和千兆样本每秒（GS/s）表示。尼圭斯特准则规定采样率最少必须两倍于你想要测试信号的最高频率，对于频谱分析仪这可能是足够的，但是对于一个示波器，每个周期至少需要五个样本才能准确地重建波形。

　　大部分的示波器都有两个不同的采样率（采样模式）：实时采样率和等效采样率（ETS）——常称为重复采样，这取决于你要测试的信号。然而，ETS只有当你要测试的是稳定和重复的信号时才有用，因为这个模式是通过连续采集来重建波形的。

　　四、内存深度

　　内存深度可能是数字存储示波器中最少被了解的一个参数，这对示波器来讲是非常遗憾的一件事，因为它是一个很重要的参数。数字存储示波器会在缓冲的内存空间里存储采集的样本的，因此，如果采样率固定的话，缓冲内存的大小决定了在内存满之前示波器可以采集多长时间的信号。采样率跟内存深度之间的关系是很重要的；当一台示波器拥有很高的采样率但内存却很小时，它只能在其前面很短的时基上用全采样率采样。

　　五、现实中的例子

　　要想弄清楚带宽、采样率和内存深度之间的关系，这需要结合一个现实中的例子来看。比如现在尝试采集USB（1.1）一帧的数据，一帧的数据要持续1ms，数据以20MBPS的速度传输。为了简化我们的分析，我们可以设想成要采集12MHz的方波信号持续1ms。

　　带宽——为了测试12MHz的信号，我们至少需要12MHz的带宽，然而用这个带宽给出的是一个扭曲的信号，因此我们起码需要至少为50MHz的带宽才是合理的。

　　采样率——为了重构一个12MHz的信号，每个波形周期我们大约需要5个点，因此起码需要60MS/s的采样率

　　内存深度——为了采集1ms的60MS/s的数据，我们需要最小的内存深度为60，000样本。

　　六、分辨率与精度

　　在数字电子中，一个信号变化了1%通常是不会有问题的；但是在音频电子中，0.1%的失真和噪音是不允许的。现在大多数的数字存储示波器在用来测试快速数字信号时进行了优化，提供了8位的分辨率（8位ADC），因此最好的情况下可以分辨0.4%的信号变化（如表）。

　　8位的分辨率，可以把电压范围分成256个垂直阶梯级（2^8=256），当选择±1V电压范围时，每一级对应了大约8mV的电压，对于观察数字信号这可能是足够的，但是对于观察模拟信号似乎还不太够，特别当用频谱分析功能时（如果有这个功能的话）。对于如音频、噪声、振动和监控传感器（温度、电流、压力）等这样的信号，一个8位的示波器常常是不合适的，你应该考虑在12位或16位这两者中选其一。

　　对于一台数字存储示波器的精度，这常常没被重视的。你可以在相对较小的百分比上进行测量（大多数8位的数字存储示波器标定为是3%到5%的精度），但是对于更多的精确测量，你应该要达到万用表的精度。一台更高分辨率的示波器，进行更高精度的测量就变得有可能了（1%或者更好），因此没必要用仪表测量。

　　七、触发功能

　　一台示波器的触发功能同步于信号在一个选定的点上的水平扫描：这对于分析信号的特点是很有必要的。触发控制帮助你稳定重复的波形和抓取单次波形，根据调查不同类型的信号，示波器厂商提供一些触发选项是有必要的。所有的数字示波器都提供了相同的一些基本触发选项（源、电位、斜坡、前/后触发），但在一些高级的触发功能上是不一样的。那些高级触发功能是否有用是取决于所要测量的信号，脉冲触发对数字信号是有用的，在追踪间歇性错误时，自动保存到磁盘/内存选项可能会很有用。

　　一些应用中所用到的特殊触发（如磁盘驱动测试）经常作为额外的成本，一般是以软件或固件升级来实现的。如果你可能要用到其中一个这样的额外成本，不要害怕跟供应商谈判，叫他们免费提供这样的“额外选项”以达成协议，这种情况也并不罕见。

　　八、输入范围和探头

　　一台典型的示波器会提供从±50mV到±50V可选的全刻度输入范围。如一些更高的电压可用10：1和100：1衰减的示波器探头，这时重要的是要检查对于你想要测量的信号，示波器是否在一个足够小的电压范围。如果你经常会测量一些小的信号（小于50mV），考虑买一台拥有12或16位垂直分辨率的示波器，一台16位的示波器的垂直分辨率是8位示波器的256倍，使放大毫伏和微伏水平的信号都成为可能。

　　接着还要确认一下你选择的示波器探头，根据示波器的带宽，起码要匹配或者比它好。一些厂商为了节省成本通常提供与示波器配套的不合标准的探头或者只供应一些更高带宽的探头，作为可选组件，这是需要从示波器中选择最好的。大部分的示波器探头可在1：1和10：1的衰减率之间切换，只要有可能，当不小心连到一个高电压时，在测试中用10：1的设置最小化电路载荷或者增加过载保护都是可以的。

　　对于每个高速信号（>200MHz），无源探头就开始陷入了由电缆电容引起的信号反射回示波器的问题。主动FET探头的探针配置了一个缓冲放大器，使用它可以有效地解决反射的问题。当测量高电压时，如±100V，电源和3相电压，最安全的做法是用差分隔离的示波器探头。

　　九、外形尺寸

　　数字存储示波器大致可以分为三类：传统的台式、手持式和基于PC的。台式数字示波器通常是指在构建性能最高的示波器，这同时也反映在成本上，其一些特性如FFT频谱分析仪、PC接口、磁盘驱动和打印机，这些都是昂贵的可选配置。

　　手持式示波器对于工程师来讲，最明显的优势是其便携性，但是要小心它那可怜的显示屏（很难在阳光下阅读的）和短暂的电池寿命。对于一个给定的性能水平，它们也可能是最昂贵的选择哦。

　　而PC示波器，凭借其相对于同等性能的台式示波器那可观的成本节约，正在逐渐流行起来。节约成本的理由是显而易见的，大批量生产的PC早就已经普及开来了，你相当于免费拥用有了一个大的彩色显示屏、快速的处理器、磁盘驱和键盘等有效的设备。只要双击鼠标就能完成数据导入到文档处理器和电子表格中，这也是其一个很大的优势。

　　PC示波器归结起来有两种类型：外置的和内置的。内置的PC示波器通常是以PCI形式的插卡，在理论上讲，这种示波器应该是成本最低的，但事实证明这往往是不对的。PC卡最主要的劣势是噪音，PC机箱里面是一个很嘈杂的电子环境，处在其中的插卡就正受其害，另一个问题是其可携性，基于PC卡的示波器都是与一部台式PC挂钩着来用的。

　　外置的PC示波器是以一个小盒子为架构，通过USB或并口的形式连接到PC上去，这保证了所有的模拟电子信号处于PC的外部，从而避免了噪音问题。外置的PC示波器的第二个优势是其可携性——它们可在台式电脑或笔记本电脑上使用。

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