便宜示波器是“玩具”吗?

2023-09-12  

示波器是电子工程师的左右手,没有它就什么都做不了。为什么我们需要示波器?


首先,示波器和万用表一样好用,我们可以用它调试传感器的模拟输出,找到Bug所在。此外,示波器也可以帮助我们快速找到异常信号、调试串行总线、对多个信号进行数学运算。


在过去,拥有一台自己的示波器是一件很奢侈的事,而现在,随着国产示波器迅速发展,市场存在越来越多的廉价示波器可供选择。


最近,EEWorld网友便在论坛上发帖表示,低价示波器只能算是“玩具”,存在的问题很多。


付斌丨作者

电子工程世界丨出品


能用,但也仅限能用 


该工程师表示,这几年陆陆续续买了很多低价玩具示波器,最近花了不到700元买了一台标称100M带宽的示波器,最终发现有以下几个问题:


  • 存储深度小,只有240K,而国产大品牌100M示波器存储深度能做到8M、12M;
  • 操作手感差,塑料按键,旋钮操作起来很粗糙,按键的操作逻辑也没有大品牌示波器那样自然;
  • 电压分辨率不够,纵坐标最小只能到50mV,而测量纹波需要5mV、2mV甚至1mV才能精准测量幅度和周期;
  • 示波器自身电源不够干净,测量示波器自身的参考信号都有幅度跳动的情况,试过外接一个比较好的电源才解决;
  • 触发功能太少。


总的来说,玩具示波器只适合测量低速信号和要求不是很高的电源,测一些简单的信号或低频信号还是很有性价比的。大约50M以上的信号基本上只能看个周期了,看100M的方波时钟就更勉强了,但是这个示波器价格才不到700元,也不能要求它能有更多的表现了。


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工程师购置的示波器,图源丨电子工程世界论坛


购买“玩具示波器”的网友并非个例,另一位工程师称,由于囊中羞涩,又想要一台自己的示波器,看到100M示波器动不动卖到2000,一直舍不得出手。


直到看到一款标称1G采样率、100M带宽的示波器,只卖700多元,便买来使用,实际用起来自己够用,能够满足基本测试,如果参数没有虚标,劣势就是存储深度只有240k。


电源是USB输入的,原厂给了5V2A的充电头,测10M正弦波有一些跳动,更换自己的5V3A的充电头就好多了。


他坦言,“这样低价购置的示波器,不能有太高的要求。”


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工程师购置的示波器,图源丨电子工程世界论坛


在示波器领域,一分钱一分货的道理,每个电子工程师都明白,不过对大多人来说,拥有一台自己的示波器是永远的追求。


虽然更为廉价示波器看似不正式,但实际生产中,我们也不用“大炮打蚊子”,参数已经足够完成的工业测试了。更何况,自己的示波器,想怎么用就怎么用,有谁不爱。


当然,也有工程师说,“对你们而言是玩具,对我而言可是玩不起的工具,而且,我想要的,是能揣进裤兜里的那些。”


之所以有这样的市场,是因为有这样的需求,二者相辅相成。

 

便宜和便携,是新名词 


预算不足的情况下,工程师主要拥有三种选择:


  • 一种是虚拟示波器,价位普遍低于1000元,不过经常会遇到驱动装不上、软件报错、软件识别不到设备、计算机识别不到硬件、精度不够等问题,同时虚拟示波器与PC或笔记本没有很好的隔离措施,如果被测设备有强电或有意外故障,可能会损坏你的电脑更多情况还是推荐真示波器,所以往往大多人不建议买虚拟示波器;
  • 一种是自己DIY示波器,这种使用MCU自己做出来示波器专业程度就更不高了;
  • 另一种选项就是国产入门级数字示波器,价位普遍在1000~2000元。


示波器这个产品,说简单也简单,说难也难,市场上既有1000~2000元的入门级产品,也存在十万、上百万元的高端示波器。要知道,一些顶级的示波器采样率甚至能够达到160GSa/s,即一秒钟要测量一千六百亿次输入信号电压,速度非常惊人。而这些高速示波器中高速ADC通常采用的常规硅材料,而是砷化镓、磷化铟等化合物半导体,工艺、器件都被国际厂商卡脖子。此外,示波器算法研究也是巨大成本。


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高端、中端、经济型示波器分类标准,制表丨电子工程世界


不过,对一些项目来说,用不到那样的极限参数,或者有现场产线的测量需求,因此便宜、小巧、便于携带的小型示波器更受工程师青睐,入门级示波器,或者说经济型示波器就有了市场。


随着技术进步,国内示波器生产商近几年取得了很大成就,虽然高端示波器依然卡脖子,但中低端示波器已经不再是问题,国内普遍采用低价的策略,现在入门级示波器已经走向国际市场,越来越受欢迎。


当然,经济型示波器市场份额没那么大,毕竟高端示波器卖上几台就能顶上成百上千台低端产品。数据显示,2021年全球数字示波器市场规模约为135亿元,到2027年市场可突破190亿元,年复合增长率达到5.1%,其中4GHz以下示波器市占率仅10%,对应市场规模13.5亿元,带宽13GHz以上示波器市场份额达到70%,对应市场规模接近百亿。


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国内外示波器发展情况,图源丨国金证券


买示波器时,工程师在想什么 


那么,工程师怎么确定入门示波器能够满足自己需求?


一般来说,工程师比较关注通道数、带宽、采样率、存储深度、逻辑分析、频谱分析、带宽限制、输入阻抗、触发和捕捉,在不虚标的情况下,如果这几样指标都看得过去,基本上就不会差了。至于余辉、眼图、统计、噪声抑制、误码率之类功能,是更专业的人士的选择。


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示波器主要选取标准,制表丨电子工程世界


以行业视角来看,入门示波器已成为市场不可或缺的一分子,一方面,它可以胜任许多要求不那么高的场景,另一方面,在业务以外,工程师手头也需要一款趁手的兵器,满足自己日常爱好所需。


当然,许多工程师也表示自己的入门示波器,也逐渐吃灰。那么,你会买千元以下的示波器,满足自己的爱好吗?




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