做电子测试的工程师,基本都会接触到示波器。测电源纹波、看通信信号、调试单片机,或者定位一块电路板上的异常波形,示波器都是比较常用的设备。但真正到了选设备的时候,很多人反而不知道该从哪里看。我们在日常选型咨询里被问得最多的几个问题是:
- 500 MHz 示波器和 1 GHz 示波器有什么区别?
- 示波器是不是采样率越高越好?
- 2 通道和 4 通道应该怎么选?
- 二手示波器能买吗?
这些问题都要结合实际测试需求来看。下面按影响最大的几个参数依次说明。
先看带宽
选示波器,最先需要关注的通常是带宽。常见的示波器带宽有 100 MHz、200 MHz、350 MHz、500 MHz、1 GHz、2 GHz 甚至更高。带宽越高,示波器能够处理的高频信号范围通常越大。但不能简单理解成「被测信号是 500 MHz,就买 500 MHz 示波器」。
对数字信号来说,信号的上升沿和下降沿同样重要。有些数字信号本身的重复频率并不高,但是边沿非常快;如果示波器带宽不够,看到的波形可能已经和实际信号存在明显差别。经验上,带宽与上升时间的关系可以近似表示为带宽 ≈ 0.35 ÷ 上升时间(按高斯响应估算的近似值),例如上升时间 1 ns 大致对应 350 MHz 的带宽需求。实际选型通常还要留 3~5 倍余量,也就是示波器的上升时间要比被测信号快 3 到 5 倍,看到的波形才比较可信。
所以选示波器时,不能只看信号频率,还要看信号的上升时间。
如果主要做普通电子维修、低速控制信号测试,100 MHz、200 MHz 这一档已经能够覆盖不少应用。如果是研发、通信、电源等应用,500 MHz、1 GHz 及以上的示波器会比较常见。
采样率是不是越高越好?
除了带宽,另一个常被问到的问题是采样率。示波器常见的采样率有 1 GSa/s、2.5 GSa/s、5 GSa/s、10 GSa/s 等。简单来说,采样率就是示波器每秒钟采集多少个数据点——比如 5 GSa/s,就是每秒采集 50 亿个采样点。采样率越高,在同样的时间范围内能够采集到更多的波形数据,对于观察高速信号、瞬态信号会比较有帮助。
但是也不要只看采样率。如果一台示波器标称采样率很高,而模拟带宽比较低,那么面对高频信号时,同样可能无法得到理想的测试结果。所以实际选型时,一般要把带宽和采样率放在一起看。
2 通道还是 4 通道?
通道数量主要取决于你一次需要观察多少路信号。如果只是测一个电路上的输入和输出,2 通道基本够用:CH1 测输入信号,CH2 测输出信号。如果还需要同时看时钟、触发或者其他控制信号,4 通道使用起来会方便很多。所以对于电子研发、嵌入式开发、电源测试等场景,4 通道示波器通常会更加灵活。
如果还需要同时分析数字逻辑信号,可以考虑 MSO 混合信号示波器。这类示波器一般是在模拟通道的基础上增加数字通道,比如 4 个模拟通道 + 16 个数字通道,可以同时查看模拟波形和数字逻辑状态,例如 Tektronix MDO4054C 就属于这一类。
存储深度有什么用?
这个参数很多人购买示波器的时候容易忽略。简单来说,存储深度决定了示波器能够保存多少采样数据。如果存储深度比较小,在较长的时间范围内观察波形时,能够保留下来的采样点就比较有限;而深存储示波器可以在较长时间窗口下保留更多波形细节,对于查找偶发异常、毛刺以及长时间波形变化会比较有用。
所以如果你的工作经常需要抓取偶发故障,除了带宽和采样率,也建议看看存储深度。
探头也不能忽略
很多人买示波器的时候只看主机参数,探头反而随便配。实际上,探头对测试结果也有很大影响。比如使用 1 GHz 示波器,如果配的探头带宽只有 100 MHz,那么整个测试系统的实际效果自然会受到限制。高速信号测试时,探头的输入电容、接地方式也需要注意。普通长地线在高速信号测试中容易产生寄生效应,有时候看到的振铃并不一定是电路本身产生的,而可能和探头接地方式有关。
因此,如果有高速信号测试的需求,建议把主机和探头一起考虑。
常见的示波器品牌有哪些?
目前市场上比较常见的示波器品牌包括 Tektronix(泰克)、Keysight(是德)与 Rohde & Schwarz(罗德与施瓦茨)等。不同品牌下面又有很多系列,具体到型号以后,带宽、采样率、通道数量、存储深度以及软件功能都会有所区别。例如二手市场上比较常见的泰克、是德等品牌老型号,有些虽然上市时间比较早,但基础测试能力依然可以满足不少实际使用需求,在售型号可以按 示波器分类 查看。
二手示波器值得买吗?
如果预算有限,二手示波器其实也是一个可以考虑的选择。尤其是一些已经停产或者更新换代的高端型号,在二手市场上的价格可能比同级别新机低很多。
不过买二手示波器不能只看型号,建议确认以下几个方面:
- 实际带宽:有些示波器同一个系列会有多个带宽版本,不能只看系列名称;
- 选件:部分高端示波器的软件功能、带宽升级、协议分析等功能和选件有关;
- 通道是否正常:建议每个通道都实际测试一下;
- 屏幕、旋钮和按键:这些属于使用频率比较高的部件,二手设备尤其需要注意;
- 校准与自检情况:如果是用于研发、生产或者比较严谨的测试,建议确认设备的校准状态。
100 MHz、500 MHz 还是 1 GHz?
如果只是简单给一个参考,可以这样理解:
| 带宽档位 | 适合的应用 |
|---|---|
| 100 MHz~200 MHz | 基础电子、电路维修、低速控制信号 |
| 200 MHz~500 MHz | 常见电子研发、嵌入式、电源测试 |
| 500 MHz~1 GHz | 更高速的数字信号、通信、电源与研发测试 |
| 1 GHz 以上 | 高速数字、射频、高速接口,以及对信号完整性要求较高的测试 |
当然,这只是一个大致范围,最终还是需要根据实际信号来选择。以 500 MHz 这一档为例,Keysight DSOX3054T 属于该档位,可以作为参考。
参数不是越高越好
示波器并不是带宽越高、采样率越高就一定越适合。如果实际只测几十 MHz 甚至更低频率的信号,直接购买几 GHz 的示波器,很多时候并没有必要;反过来,如果需要测试高速数字信号、USB、PCIe、高速串行信号等应用,低带宽示波器又可能无法满足要求。
因此,选择示波器最重要的是先弄清楚:
- 测什么信号?
- 最高频率是多少?
- 上升时间多快?
- 需要同时观察几路信号?
- 有没有特殊协议或者解码需求?
把这些问题确定下来,再去选择具体型号,通常会比单纯看参数更加准确。如果是购买二手示波器,还需要进一步确认机器成色、功能、选件、探头以及校准状态。如果你在具体型号上拿不准,可以把实际要测的信号和场景告诉我们——冠汇仪器提供示波器的销售、租赁、维修、回收服务,租赁按月计费,长租更优惠。
