低价位数字示波器选型指南

随着数字处理电路和液晶屏的采用， 电子工程师日常使用的数字示波器现带宽为100MHz～300MHz的数字示波器适合于多种应用，从软件调试到机械控制信号及视频信号的测量等(见图2)。在不同的应用中，它们可以用于进行生产线的pass/fail判定，或是用作现场工程师随身携带的测试设备，甚至还能用在正式的设计开发工作中。

图1 低价位数字示波器

图2低价位示波器适于多种应用

新兴厂商的产品便宜10%

驱动低价位数字示波器市场的是普源精电、固纬电子等活跃在中低端领域的测试测量厂商(见表1)。与示波器行业的两大巨头——安捷伦与泰克的同类产品相比，这些新兴厂商的产品的价格要便宜10%(1万～2万日元)左右。凭借极具竞争力的价格以及不逊于传统测试测量厂商的技术实力，普源精电和固纬电子在市场上均获得了较好的销售实绩：2007年，普源精电数字示波器年出货量达到3万台，在同类产品中位居全球第二；固纬电子则在2008年售出了2万台模拟示波器和3万台数字示波器。

另外，一些在测试测量仪器领域开发经验相对较少的厂商也推出了自己的示波器产品，其中一个有名的低价品牌就是由原本主营中小尺寸液晶屏与小型电视的利利普电子(Lilliput Electronics)公司推出的OWON品牌。该公司带宽100MHz的数字示波器的售价仅为11.8万日元，比普源精电、固纬电子等测试测量厂商的产品更便宜。

基本性能大致相同

一般来说，选择数字示波器时需要考虑的参数主要有三个：带宽、采样率、存储深度。如果单从产品数据手册中列明的技术规格来比较，那么各公司的低价位数字示波器产品之间没有太大差别(见表2)。安捷伦公司电子测量本部市场营销中心市场发展经理佐藤利宏也表示：“低价位数字示波器在基本性能方面几乎没有差别。”

带宽方面，100MHz已成为低价位数字示波器的标准带宽。此外，示波器的带宽至少要达到被测信号频率的5倍。也就是说，带宽100MHz的低价位数字示波器可以测量的信号频率最大约为20MHz。

为了避免混叠现象，示波器的采样率也需要达到被测信号的10倍以上。如果示波器的带宽为100MHz，那么采样率就需要达到200MS/s。本文涉及的数字示波器产品均满足这一要求。

在调试数字信号等应用中，存储深度也是工程师必须关注的性能参数。不同示波器产品的存储深度均有所不同，如利利普电子公司OWON品牌中具有逻辑分析功能的MSO7102T可提供每通道4M点的存储深度。

所需的存储深度取决于要测量的时间。最好是根据采样率，在能够满足测量时间需求的前提下选择具有最大存储深度的产品。如泰克公司TDS2022B的捕获时间为1.25μ s，力科公司WJ312A的捕获时间可达到500μs。

波形质量存在差异

为了进一步了解产品的实际性能，此次，《日经电子》杂志社对安捷伦、泰克、力科、普源精电、固纬电子等5家公司带宽100MHz的低价位数字示波器样机进行了实际的测量比较(见表3)。

首先比较的是频率响应。示波器应该在可测量范围内具有良好的平坦频率响应。此外，示波器的带宽被定义为正弦输入信号的振幅衰减到-3dB时的频率值。因此，对于带宽100MHz的示波器来说，当频率为100MHz时，其显示信号的振幅需大于输入信号的70.7%。

图3虽然均满足要求， 但各产品仍有不同

在实际测量中，输入为振幅60mV的正弦波信号，得到了直至200MHz的频率响应特性。由于5款示波器的额定带宽均为100MHz，所以100MHz时显示信号的振幅只要大于42.4mV即符合标准。实测结果证明5款产品均满足这一需求(见图3)。其中，在1MHz～100MHz频率范围内具有最佳频率响应特性的是泰克公司的TDS2014B，而所有5款产品的频率响应在20MHz以内都具有极好的平坦性。

放大器的性能不同

仔细分析测量结果，还是可以发现产品之间的性能差异。具体来说，信号振幅衰减到-3dB时的频率(即示波器的实际带宽)是不同的。在这一点上，性能最佳的是安捷伦公司的DSO1014A，其实际带宽接近200MHz。上述差异主要是由于放大器性能的不同而造成的。在以下两种情况下进行测量时，放大器的性能将会对测量结果产生影响。

一种情况是测试带宽接近100MHz的信号。如果被测信号的频率超过20MHz(推荐频率)，那么在高频下，具有更大实际带宽的数字示波器能够显示出更加准确的波形。

第二种情况是测量矩形波等上升沿很陡的信号。示波器的实际带宽越宽，则越能准确地测量此类信号。在实际测量中，向示波器输入上升沿极陡(700ps)的矩形波，然后使用自动测量功能得到矩形波的上升时间(见图4)。安捷伦的DSO1014A显示信号上升时间为1.80ns，而GDS-1102A的结果则达到3.19ns。需要指出的是，这些测量超出了产品数据手册中标明的推荐应用范围，因此得不到正确值也是正常的。在这5款示波器的产品数据手册中，确保可测量的上升时间的最小值及典型值均为3.5ns。