数字存储示波器
示波器是开发和调试电子设备的最有用的工具之一。它支持您以非常小的时间尺度和非常高的分辨率在一条线路上（或具有多个通道的多条线路上）观测信号。示波器种类繁多，从几百美元到远超豪华跑车甚至家庭住宅的价格不等。下方示波器确实处于这类设备的低端。如果是第一次组建实验室，您几乎不需要价值数十万美元的示波器。
购买示波器时，您需要考虑三个关键规格，并且由于本指南并非旨在作为购买示波器的深入指南，我将为您简单讲解。
首先，您有带宽。所需带宽应该至少是您要测量的信号基频的三到五倍。如果使用的电源开关频率为2.5MHz，您只需要12.5MHz的带宽。不过，如果要查看时钟频率为40MHz的SPI数据，您将需要200MHz带宽示波器。如果您开始观测到显示器的LVDS信号，信号的时钟频率可能超过100MHz，这意味着您需要带宽为500MHz的示波器。带宽也是示波器成本的主要因素之一，随着带宽的增加，成本几乎呈指数级增长。一般的业余爱好者可能会对50-100MHz的示波器感到非常满意。如果您从事专业工作，根据您的设计，200-500MHz示波器可能更合适。
第二是采样率。要使示波器正常工作，您至少需要两倍于采样速率的带宽，因此最好选用五倍以上的带宽。您会发现，在我们此处关注的带宽范围内，大多数现代数字示波器的带宽至少是其采样率的十倍。
第三是内存深度。更大的内存深度几乎总是合适的，因为它可以延长测量时间。您一次可以测量的持续时间是一种内存深度除以采样频率（即，每个样本占用一个内存点）的函数。如果有更多的内存，您可以在更长的时间内或以更精细的分辨率可视化处理信号，这样您就更有机会发现导致硬件问题的故障。
示波器有多种配置，大多数基本示波器都有双通道。我发现双通道非常有限，因为我通常需要第三个通道来测量或观察与前两个通道相关的另一个信号。例如，在H桥上，您可能在观察两个MOSFET的门引脚，同时也在观察门驱动器IC的输入；或者在开关模式电源上，监测输入、输出和滤波器后的电压。与许多设备一样，购买超越当下需求的设备，通常比数月后再购买另一台满足届时需求的设备更便宜。
现代示波器的另一个配置选项是混合信号示波器，它可以将逻辑分析仪集成到示波器中。乍一看，与连接计算机的逻辑分析仪相比，配备示波器小屏幕的逻辑分析仪似乎并不特别有用。在我看来，集成逻辑分析仪的真正优势在于能够触发来自逻辑分析仪的数据，而不是仅仅扮演着标准通道触发器的角色。
如前所述，我们在本文不讨论高端示波器。如果您有一个工程师团队，我建议您设置一张配备高端设备的办公桌，正如我在万用表部分中提到的那样。上面的基本专业示波器是每位工程师办公桌上的绝佳选择，而您共享的“高级调试”办公桌上可以配备更高端的示波器。
逻辑分析仪
逻辑分析仪可支持您轻松分析和解码数字信号。如果您正在使用任何数字协议，那么查看设备之间的通信可能非常宝贵。在微控制器或FPGA和传感器之间通常使用的大多数数字通信协议都可以轻松解码和可视化处理。当您无法理清问题时，这在调试与传感器或外围设备通信的代码方面非常有帮助。此外，如果您需要查看两个设备之间的通信，逻辑分析仪对于逆向工程也非常有用。
正如我上面提到的，您可以在示波器中内置逻辑分析仪，它们非常适合用来为您提供更多触发选项。尽管如此，示波器的触发选项也可能非常昂贵，而且示波器相对较小的屏幕无法在处理设备通信时提供最佳的用户体验。
至于USB逻辑分析仪，您有两种主要选择，非常廉价的Jiankun/Kingst和更昂贵的Saleae单位。这两种选择我都用过，尽管Jiankun的性价比令人难以置信，但用户界面可能需要改善，并且难以提供较高速的通信。PC软件是旧版Saleae软件的克隆产品。LA2016非常适合预算有限的业余爱好者或专业人士。另一方面，Saleae的高级软件更适合那些没有时间浪费在故障和错误上的专业人士。Saleae Logic Pro的USB 3.0连接支持连续的样本流，而LA2016使用USB 2.0，样本长度将取决于您对输入进行采样的速率。
实验室电源
作为一名定期设计新PCB的人员，高质量的实验室电源对我的实验室办公桌至关重要。原理图或PCB布局中的一个小错误很容易导致新装配的电路板消耗的电流远超其最初设想。更不用说，您在装配过程中可能会错过电路板上的短路。通过使用电流控制的电源为电路板供电，您可以将电流限制设为略高于您期望的电路板工作电流。这种情况下，如果电源立即以恒流模式而非恒压模式启动，您就会知道电路板可能存在问题，并可以进行一些额外诊断，以避免电路板烧到冒烟。
您还可以使用一个优秀的实验室电源来产生可能很容易从电池中获得的电压，这将使您能够轻松地为LED、电机、螺线管等元器件供电，并实时观察其电流消耗。大多数现代数字电源具有良好的电流计量功能，这使万用表可以自由地检查电路板上的电压，而无需监控电流消耗情况。
许多非常廉价的开关模式电源在其输出端都存在大型电容器，这使得它们成为首次为电子设备供电的糟糕选择。如果在待测设备已切换为开启时插入电源，无论电流限制设为多少，您都可以立即使用该电容器中的所有可用能量，这几乎可以使您测试的任何电路或LED蒸发。如果在电源关闭的情况下插入设备，然后在准备测试时将其打开，您必须在计算电流限制时考虑该大型电容器的涌入电流。该电容器充电后，电路将获得更高电流限制的全部效果，这可能足以损坏放置不当或值不正确的元件。因此，我不会在本文列举任何低成本的开关模式电源。
优质电源的一个优秀指标是重量；由于内部存在大型散热器，线性电源非常重。廉价、劣质电源的重量仅为具有相似额定值的优质电源的零头。
Rigol在Keysight、Tektronix、Keithly和B&K Precision等台式测试设备的传统冠军选项中高居榜首，这似乎有点奇怪。然而，这是基于我多年来使用DP832A的经验。DP832A不仅借助一些绝佳的分析工具将许多功能集成到电源中，而且其本身也是一款高质量电源。如果预算有数百万美元，我很难找到比Rigol更好的日常运营选择。
专用设备
除了前面提到的测试设备之外，还有各种各样的专业测试设备，以及上述设备的高度专业化版本。由于该设备具有更多特定应用的性质，因此我不会介绍具体型号，而是让您大致了解每台设备的用途。
功能/信号发生器
大多数中端和高端示波器均内置基本的函数发生器，可以处理函数发生器的大多数用例，但有时您需要的信号比这些可以生成的信号更复杂或更专业。只需不到200美元，您就可以购买单通道任意函数发生器，其功能远多于示波器中内置的功能发生器。如果您需要生成RF信号或其他非常高频的信号或协议，那么您可以选择数万美元的选项。
在应用的最基本端，函数发生器对于表征逻辑设备和测试模拟元件非常有用。如果您在设备上遇到时钟问题，可轻松将其替换为函数生成器发出的信号。凭借更高级的函数发生器，您可以模拟复杂的波形或协议，从而支持您创建RF信号并仿效蓝牙、WiFi或蜂窝网络协议等RF协议，或者CAN、SPI或I2C等更基本的通信协议。
可编程负载
如果您正在使用电源、电池或太阳能电池，则可编程负载可能正是您简化测试所需要的。可编程负载支持您以极高的精确度对电源进行压力测试。通常，您会发现它们能够以恒定电流、恒定电阻或恒定功耗模式运行。您可以对测试配置文件进行编程以仿真设备，或者直接不断吸收能量。最基本的单位将低于200美元，您可以轻松花费数万美元购买具有快速摆率和数百千瓦范围内脉冲负荷曲线的高级单位。
热成像
即使在适度的电流下工作，也可能很快使IC过热，从而导致其关闭或损坏。在处理高电流消耗的项目时，热像仪可以快速诊断这些问题，而无需将温度探头粘在电路板上。热像仪可以观测到长波红外线（辐射热），并非普通摄像机的可见光谱。拥有一台热像仪对于可视化电路板的散热路径以及峰值和平均温度非常重要。数百美元可以买到一台可连接到智能手机的低分辨率相机，数千美元可以买到精确度更高、分辨率更高的手持式相机。
如果您要购买热像仪，请考虑购买一罐黑色喷漆。裸露的金属会反射红外光，因此无法观测焊料、RF屏蔽和露铜的温度。通过将整块电路板喷成黑色，摄像机可以轻易捕捉到热辐射。
RF测试
如果直接在创建或接收无线电信号的射频设备上工作，您可能需要购买一些专门的RF测试设备。
RF测试最基本的测试设备是频谱分析仪，它可以支持您分析RF频谱和功率电平。频谱分析仪可用于调试RF电路、观察设备之间的相互通信以及基本的合规性测试。频谱分析仪是相对昂贵的测试设备，随着频率的增加，其价格会呈指数级增长。软件无线电（SDR）等成本较低的选项使用计算机的屏幕和处理能力来分析信号。
如果您正在布置RF电路或设计天线，网络分析仪可以让您快速调整和优化RF路径和元件。网络分析仪可用作标量网络分析仪（SNA）或矢量网络分析仪（VNA）。如果您只需要查看频率的幅度，则标量网络分析仪的成本效益要高得多，可以支持您测量VSWR和反射率。虽然大多数大型测试设备供应商不再生产SNA，但如果VSWR和反射率值足以满足您的测试需求，您可以选择某些台式频谱分析仪和很多SDR频谱分析仪，它们集成了跟踪生成功能，允许频谱分析仪充当SNA。
另一方面，矢量网络分析仪允许您可视化处理幅度和相位。这使您能够生成史密斯图，该图表可用于快速调整电路或天线，或者对设备进行表征。
在RF测试设备的最基本方面，您可以使用频率计数器来查找无线电传输的主频率。这可以帮助确认没有边带或任何跳频的基本RF传输的输出频率。此外，RF功率计可以显示来自电路的RF功率，非常准确地指示其产生的功率量。频谱分析仪使这些测量变得更容易、更直观，但成本要高得多。
数据采集和记录
数据采集单元在实验室中用途广泛。您可以将其视为具有记录功能的多通道数字万用表。这有助于故障分析、生产通过/失败测试以及电缆线束的快速测试。
长时间同时监控电路板上的多个通道，即可更轻松地分析任何故障以确定问题。
借助众多可用通道，您可以为生产设备构建自定义测试夹具，以从测试点快速准确地读取电压、电流、光线或任何其他数字或模拟信号。比起在微控制器上开发软件以进行所有这些读取操作，这可能要快得多。
最后，如果存在复杂的电缆线束，您可以使用采集单元，因为它有很多通道，支持快速构建自定义线束测试仪，不仅可以检查连接器之间的连续性，还可以检查电缆上的压降或电容，以确保其正确压接和端接。
存储
最后，我发现仓储是电子实验室中最大的挑战之一。存放原型设计中的多余元件、备用PCB，甚至是仅仅存放工具，对任何工作空间都至关重要。存放空间永远是不够用的，而且要留出一些办公桌空间和支架空间，同时还要把您需要的一切物品摆在手边，这往往需要一个持续优化的过程。
以下是一些建议。
（终）
