高校實(shí)驗(yàn)室如何選擇合適的示波器

示波器作為一種基礎(chǔ)的測(cè)試儀器，曾幾何時(shí)，還是高校實(shí)驗(yàn)室里的寵物。那時(shí)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室二三十個(gè)學(xué)生圍著一臺(tái)示波器聽(tīng)老師的講解和進(jìn)行測(cè)試。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的大幅度提升和國(guó)家對(duì)教育事業(yè)的大力支持，如今示波器已經(jīng)成為高校電子類實(shí)驗(yàn)室的必備儀器。甚至在許多的職業(yè)教育學(xué)院也配備了很多不同檔次的示波器。面對(duì)市場(chǎng)上眾多舉的示波器，如何按照實(shí)驗(yàn)室的測(cè)量需求來(lái)選擇合適的產(chǎn)品，已經(jīng)成為許多高校面臨的緊迫問(wèn)題。

◆ 目前示波器行業(yè)的現(xiàn)狀

示波器主要分為兩大類：模擬示波器和數(shù)字存儲(chǔ)示波器。

1、模擬示波器的現(xiàn)狀。目前主要的模擬示波器的制造廠商正在呈現(xiàn)逐漸減少的趨勢(shì)。美國(guó)從90年代中期就已經(jīng)停止了模擬示波器的生產(chǎn)，日本也只剩2-3家。國(guó)內(nèi)尚有10家左右。

目前，模擬示波器主要應(yīng)用在高校的實(shí)驗(yàn)室、生產(chǎn)線、維修和部分特殊領(lǐng)域的測(cè)試。

由于模擬示波器具有三維顯示中較重要的亮度信息，同時(shí)有高達(dá)幾十萬(wàn)次的刷新速率，模擬示波器具有時(shí)間上的無(wú)限分辨力，也就是模擬示波器對(duì)輸入信號(hào)的測(cè)量在時(shí)間上是連續(xù)的。因此中低檔的數(shù)字示波器還不能完全取代模擬示波器。

2、數(shù)字存儲(chǔ)示波器的現(xiàn)狀：目前主要的生產(chǎn)廠家是美國(guó)安捷倫公司，泰克公司和力科公司。

臺(tái)灣的固緯公司，還有在國(guó)內(nèi)異軍突起的北京普源精電公司。

由于數(shù)字示波器包含的技術(shù)指標(biāo)比較多，很多客戶目前還不能在眾多的指標(biāo)中找出自己的合理需求。

◆ 數(shù)字示波器的主要技術(shù)指標(biāo)：帶寬、采樣速率、存儲(chǔ)深度和波形更新速率

帶寬：為了保證測(cè)試信號(hào)幅度和上升沿的精度，選擇示波器的帶寬應(yīng)為被測(cè)信號(hào)頻率的3-5倍，精確測(cè)量要8-10倍或以上。

采樣速率和存儲(chǔ)深度：一般制造商給出的采樣速率都是最大值，即在最快掃描時(shí)間下所達(dá)到的采樣速率。但是在實(shí)際的測(cè)量中，采樣速率是一個(gè)變化的指標(biāo)，隨著掃描時(shí)間的變慢，采樣速率也相應(yīng)降低。所以它的實(shí)際值取決于時(shí)基和存儲(chǔ)深度。

采樣速率[MS/S]*[時(shí)間/格×10格]=存儲(chǔ)深度

DSO要對(duì)輸入的信號(hào)進(jìn)行采樣，模數(shù)轉(zhuǎn)換，送入內(nèi)存并進(jìn)行有關(guān)的處理，再經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換才能顯示出來(lái)。另外，由于普通的數(shù)字示波器的波形更新速率比較低(約100次/秒-10000次/秒)因此在實(shí)際測(cè)試中難免會(huì)發(fā)生混淆現(xiàn)象。因此在選擇數(shù)字存儲(chǔ)示波器時(shí)不但要看技術(shù)指標(biāo)，更重要的是針對(duì)復(fù)雜信號(hào)的實(shí)際測(cè)量。

主要的數(shù)字存儲(chǔ)示波器制造商及產(chǎn)品規(guī)格

不難看出，在數(shù)字存儲(chǔ)示波器行業(yè)，美國(guó)的三大公司無(wú)論在技術(shù)上還是在市場(chǎng)份額上都是遙遙領(lǐng)先。但是普源精科的出現(xiàn)使國(guó)內(nèi)的示波器行業(yè)在停滯了十年后重新煥發(fā)了活力，近期他們剛剛推出了帶寬200MHz、采樣速率1GS/S、存儲(chǔ)深度達(dá)1M的示波器。對(duì)于這樣一個(gè)由年輕人組成的公司，行業(yè)的新兵，相信他們還會(huì)給我們奉獻(xiàn)更多的精彩產(chǎn)品。

◆ 高等院校示波器的現(xiàn)狀

目前，在高等院校示波器的使用主要集中在 物理實(shí)驗(yàn)中心、電工電子實(shí)驗(yàn)中心和信息類專業(yè)實(shí)驗(yàn)室。

物理實(shí)驗(yàn)中心一般主要使用20MHz的雙通道模擬示波器。

電工電子實(shí)驗(yàn)中心主要包含模擬電路實(shí)驗(yàn)室、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)室、電工實(shí)驗(yàn)室、EDA實(shí)驗(yàn)室、PLC實(shí)驗(yàn)室。目前各高校使用的儀器不盡相同。

總體來(lái)看，目前高校實(shí)驗(yàn)室在示波器的使用中存在如下問(wèn)題：

1.沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)儀。示波器作為一臺(tái)定量觀測(cè)的儀器，實(shí)驗(yàn)室很難判斷示波器的準(zhǔn)確指標(biāo)，僅憑普通函數(shù)源做一些簡(jiǎn)單的測(cè)試，是不夠的。曾經(jīng)有一個(gè)客戶，使用一臺(tái)6MHz的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，輸出6MHz的正弦波，幅度4mV，用來(lái)評(píng)估3臺(tái)不同型號(hào)的20MHz示波器，其中發(fā)現(xiàn)一臺(tái)測(cè)試結(jié)果是在正弦波上有毛刺，另外2臺(tái)觀測(cè)時(shí)波形看起來(lái)比較光滑。因此客戶認(rèn)為有毛刺的示波器有問(wèn)題，沒(méi)有毛刺是好的。其實(shí)，這是一個(gè)參照物的問(wèn)題，客戶錯(cuò)誤的認(rèn)為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，才出現(xiàn)這樣錯(cuò)誤的判斷。后來(lái)用一臺(tái)經(jīng)過(guò)計(jì)量的安捷倫100MHZ示波器進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)是正弦波本身有毛刺。最后客戶當(dāng)然是選用測(cè)出毛刺的20MHz示波器。因此學(xué)校使用的示波器每年進(jìn)行校準(zhǔn)是非常重要的。

2.很多高校在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室購(gòu)買了大量低檔的數(shù)字存儲(chǔ)示波器，但實(shí)驗(yàn)過(guò)程并不需要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，而此類示波器在觀測(cè)波形方面又不如模擬示波器，因此造成了很多不必要的麻煩。

3.很多購(gòu)買高檔數(shù)字存儲(chǔ)示波器的實(shí)驗(yàn)室由于各種原因，儀器的許多高級(jí)功能沒(méi)有充分發(fā)揮作用，僅僅被當(dāng)做低檔的數(shù)字存儲(chǔ)示波器甚至模擬示波器來(lái)使用，造成了資金的嚴(yán)重浪費(fèi)。

◆ 高校實(shí)驗(yàn)室選擇示波器的幾點(diǎn)建議

1.根據(jù)自己的實(shí)際需要選擇示波器。

高校實(shí)驗(yàn)室的類型、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、儀器使用人員的水平各不相同，應(yīng)當(dāng)根據(jù)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的具體情況作出選擇，不要一味認(rèn)為高檔儀器一定比低檔儀器好，數(shù)字示波器一定比模擬示波器好。在許多情況下，對(duì)于觀測(cè)一般教學(xué)實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)的重復(fù)性信號(hào)，模擬示波器無(wú)論在價(jià)格還是實(shí)際觀測(cè)效果上都勝過(guò)低檔數(shù)字示波器一籌。而對(duì)于一些專業(yè)的帶有科研性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室，選擇一些高端數(shù)字示波器就非常必要。

2.選擇信譽(yù)好，水平高的廠家或代理商的產(chǎn)品。

目前由于高校的擴(kuò)招，實(shí)驗(yàn)室儀器的使用十分頻繁，這樣一來(lái)，產(chǎn)品的可靠性，售后服務(wù)的及時(shí)性就成為高校實(shí)驗(yàn)室選擇示波器所需要考慮的重要因素。同樣是20MHz的示波器，價(jià)格從1000元到4000多元不等，但顯而易見(jiàn)，用戶所享受到的產(chǎn)品質(zhì)量和售后服務(wù)是完全不同的。選擇一款示波器，需要從價(jià)格和服務(wù)多方面考慮，不要被一時(shí)的低價(jià)所打動(dòng)，否則很可能造成今后工作的被動(dòng)。