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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 多用示波器

似曾相識——認識數字示波表

發布日期：2022-04-18 點擊率：171

一、數字示波表的由來

數字示波表出身“豪門”。祖先要追敘到20世紀40年代。雷達和電視的出現需要性能良好的波形觀察工具，這時候模擬示波器興起，到70年代達到高峰。隨后，高速A/D采樣技術的應用及大規模集成電路的產生，為數字示波器設計、普及提供了充分的基礎空間。由于數字示波器能充分利用記憶、存儲和處理，以及多種觸發和預前觸發能力，解決了模擬示波器長久以來難以解決的對高速過程、瞬間過程記錄和重現的難題。從此，數字示波器異軍突起，大有全面取代模擬示波器之勢。

數字示波表是在數字存儲示波器基礎上發展起來一種新型便于現場檢測、維修使用的手持型儀表。高速采樣技術的成熟，液晶顯示器件的普及都為數字示波表發展鋪平了道路。數字示波表覆蓋了數字存儲示波器的基本功能；完成對被測信號波形捕獲和顯示、并自動計算處理、提取峰峰值、平均值、有效值、頻率、周期等信號參數，還可以測量電阻值、二極管正向壓降、開路短路；采取直流供電，體積小巧，重量輕，攜帶使用方便、可靠。因而被稱為掌上數字示波表和工業示波器，特別在家用電器、工業電器設備的現場安裝調試、快速故障診斷排除、設備運行狀況監測、日常檢查維護，以及野外移動作業等場合，不必繼續搬運笨重的臺式示波器上場。

目前常見的國外品牌數字示波表有Fluke、Tektronix、Metrix 、Hantek、Svmmit、Velleman、Metex等，其中美國福祿克（Fluke）作為數字示波表測量領域的行業龍頭，形成了強大的品牌效力，但其昂貴的價位，也使眾多家電維修人員只能望梅止渴。

從2000年起，國內的一些院校、廠家開始研發數字示波表產品。主要的品牌有：成都五行、青島漢泰克、鄭州中健、鎮江思宇、漳州利利普、東莞優利德、珠海伊萬等等。由成都五行科技發展有限責任公司研制、開發的WX4451型數字示波表，可謂首款國產數字示波表；伊萬科技開發的ET521A將數字示波表和視波萬用表結合在一起，也是不錯的創新。

圖1～圖8為市場上常見的數字示波表和視波萬用表。

據有關部門的統計資料顯示，近幾年國內對數字示波表的需求量每年可達上萬臺。因此，從行業需求上來看，20MHz帶寬的產品是目前市場的主流。正是由于面對這樣的市場需求，所以，國內數字示波表生產企業都把基礎產品設定在20MHz帶寬、100MS/s采樣率的機型。美國福祿克（Fluke）公司銷售量較大的數字示波表為F123和F124兩個型號，其帶寬分別為20MHz和40MHz，采樣率為25MS/s。

二、數字示波表與視波萬用表的區別

視波萬用表的出現，彌補了萬用表不能觀測波形的缺憾，非常適合家電維修者使用，本文將立足不同視角，對數字示波表和視波萬用表加以區別。

1.出身不同

數字示波表是從模擬示波器→數字讀出示波器→數字存儲示波器→數字示波表發展而來；

視波表是從指針式萬用表→數字萬用表→視波萬用表發展而來。

2.用途不同

數字示波表是用來滿足對測試對象的波形作出定量的分析，尤其工作在高頻狀態下；

視波表是作為測量過程中，觀察被測信號是否正常的一種手段，主要工作在音頻或工頻范圍內。

3.功能不同

數字示波表追求的是采樣高速度、模擬寬頻帶、豐富的數學運算、指示精度以dB為單位；

視波表則以雙積分A/D采樣為測量結果，運用高速采樣就是為了觀測波形，不影響測量精度；不犧牲輸入阻抗，具備萬用表所有功能；

4.操作不同

數字示波表已經考慮傳統示波器使用習慣，從波形分析角度，也需要約20個以上的按鍵配合，沒有使用過示波器的人不容易掌握；

視波表在傳統數字萬用表基礎上擴展為帶波形顯示，凡是使用過萬用表的人群，只要按一個DIS鍵，就能自動轉換為波形顯示，基本不需調節。

5.價格不同

數字示波表是采用高速A/D、高速CPU、FPGA等昂貴器件，成本高，售價在2000元到10000元以上；

視波表是以萬用表芯片為核心，配以點陣液晶和帶高速A/D的CPU，成本相對較低，售價在幾百元不等。

6.前景不同

數字示波表是作為手持式儀器發展，面向更多的是專業工程技術人員；

視波表是作為測量工具發展，易于普及到每個使用萬用表的人群。

數字示波表——可以表示出波形的表，強調的主體是儀器。

視波表——可以看得見波形的表，強調的主體是人。

在有些產品介紹中提到的萬用數字示波表，只不過是在數字示波表中增加了部分萬用表測量功能，其主體還是數字示波表。

這回想必你不再有疑問了吧？

三、視波表是第三代的萬用表

依上面比較可見，視波萬用表則出身“平民”世家。從指針萬用表到數字萬用表歷經半個多世紀的發展，已經成為電工，電子必不可少的測量工具。但是，指針和數字萬用表只能提供測量結果與數據，無法直觀區別信號和噪聲的瞬間特性，無法顯示在電路中非正弦信號的動態及干擾信號的嚴重程度，就無法對引起故障的根本原因作出分析。

“視波表”顧名思義，就是看到波形的表。視波表的波形再現與數字示波表有著根本的不同；數字示波表主要用來進行波形分析和波形記錄，注重頻率響應寬范圍，操作相對要繁雜許多；而視波表強調測量功能的準確性，波形再現僅是現場故障診斷的輔助手段，所有測量參數都是雙積分A/D測量的結果，并以數碼形式顯示出來，更準確直觀。

市場調查表明，擁有示波器的群體，測量高頻信號，對被測波形做出詳盡的分析，只占40%左右，眾多使用者是用來觀測100kHz以下的低頻信號，如可控硅整流器、開關電源的脈沖調寬電路、微處理器給出的邏輯控制信號、通信協議之間的數字信號、總線控制等等，其間絕大部分波形的觀測也只是定性的分析，如波形有無、是否正常。在這種情況下，選擇數字示波器實際上是種浪費。視波萬用表的出現，給這樣的使用群體帶來更多的選擇余地。

在20世紀80年代初，當數字萬用表出現時，人們已經感覺科技進步給電子、電工檢測帶來的精確和便利。相信在不遠的將來，帶波形顯示的萬用表逐漸被人們所認知。視波萬用表是測量工具型儀表的一次變革，成為繼指針式萬用表——數字萬用表之后的第三代萬用表。

目前市場上的視波萬用表除具有大家熟悉的一般萬用表的功能之外，還具有44kS/s到400kS/s的采樣速率，交流電壓測量帶寬和波形觀測從2kHz到50kHz?；緷M足萬用表所有領域測量的需要。測量時通過“自動”鍵的一鍵轉換，不需繁雜按鍵操作便可輕而易舉地看到波測信號的波形。能看到波形的萬用表，測試中會發揮怎樣的作用，我會在應用舉例中詳細介紹。

要想深入了解數字示波表和視波萬用表的使用，有必要對其基本知識做個交待。

1．帶寬

隨著正弦波頻率增加，液晶顯示屏幕上所觀測的信號幅度下降到3dB（70.7％），在此頻點為數字示波表的帶寬。帶寬決定數字示波表對信號的基本測量能力。如果沒有足夠的帶寬，將無法測量高頻信號，幅度將出現失真，邊緣將會消失，細節數據將被丟失；如果沒有足夠的帶寬，得到的信號所有特性，包含響鈴和振鳴等都毫無意義。影響帶寬的有二個方面；垂直通道模擬電路，包括輸入衰減、可變增益放大等，表現為硬件電路對測量信號的衰減度。二是，下面提到的高速A/D的最高采樣率。

2．采樣率

高速A/D對信號采樣的頻率，單位為每秒采樣次數（S/s ）。最高采樣率是指在單一觸發中，模擬數字轉換器能采集的最大采樣點數目。數字示波表的采樣速率越快，所顯示的波形的分辨率和清晰度就高，見圖9。前面所講目前多數數字示波表采樣速率為100MS/s,對應20MHz的帶寬，每個測量周期僅采樣5個點。隨著采樣速率的提高，對應示波器帶寬也隨之增加，價格也變得更加昂貴。