示波器基础知识一百个问答
示波器基础知识百问
1．对一个已设计完成的产品，如何用示波器经行检测分析其可靠性？
答：示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一，通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常，验证设计是否恰当。这对提高可靠性极有帮助。当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。
2．决定示波器探头价格的主要因素是什么？
答：示波器的探头有非常多的种类，不同的性能，比如高压，差分，有源高速探头等等，价格也从几百人民币到接近一万美元。价格的主要决定因素当然是带宽和功能。探头是示波器接触电路的部分，好的探头可以提供测试需要的保真度。为做到这一点，即使无源探头，内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC 网络)。
3．一般的示波器探头的使用寿命有多长时间？探头需不需要定期的标定？
答：示波器的探头寿命不好说，取决于使用环境和方法。
标准对于探头没有明确的计量规定，但是对于无源探头，至少在更换探头，探头交换通道的时候，必须进行探头补偿调整。所有有源探头在使用前应该有至少20分钟的预热，有的有源探头和电流探头需要进行零点漂移调整。
4．什么是示波器的实时采样率？
答：实时采样率是指示波器一次采集(一次触发)采样间隔的倒数。据了解，目前业界的最高水平是四个通道同时使用。
5．什么是示波器的等效时间采样？
答：等效时间采样指的是示波器把多次采集(多次触发)采集到的波形拼凑成一个波形，每次采样速率可能很慢，两次采集触发点有一定的偏移，最后形成的两个点间的最小采样间隔的倒数称为等效采样速率。其指标可以达到很高，如1ps。
6．什么是功率因数？如何如何测量？
答：功率因数：在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSΦ表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。
7．如何表达和测试功率密度？
答：功率密度就是单位体积里的功率，一般电源里用W/in3。
8．有无办法利用示波器测出高频变压器或电感磁芯的工作情况？
答：TEK推出的功率测试方案里就有一项功能——B-H曲线的分析，它能反应磁芯的工作状态，还能测出动态电感值，并得出磁芯损耗。
9．开关电源的噪声有多种如布线不合理引起的交叉干扰、电感漏磁、二极管反向尖峰...等引起噪声，如何用示波器鉴别？
答：TEK的TDS5000示波器上有频域分析、分析噪声的频率段就能分析出噪声的种类，才好用相应的处理方法。示波器只能提供数据分析和波段形显示。
10．用示波器怎样可以测试到开头电源的幅射？
答：开关电源存在幅射干扰，一般做法是设法探出干扰源，然后再去屏蔽它。用示波器可以傅立叶变换的功能分析其频率成份构成，根据频率范围，从而判断干扰的种类。
11．在反激式电源设计过程当中，经常会因为变压器漏感大，而使变压器的转换效率降低，绕制时采用初级中间夹绕次级的方式仍然不大理想。变压器绕制有什么技巧吗？
答：将大功率的输出绕组绕在里面，尽量靠近原边，加强偶合。
12．有没有能分析开关损耗的示波器？
答：泰克的电源测试系统即TDS5000系列数字荧光示波器加上TDSPWR2功率分析软件就可以轻松的分析开关损耗以及每周期的功率损耗甚至包括RDS ON。
13．示波器能否进行傅立叶分解？
答：现代数字示波器大多具有FFT功能，其中上述系统甚至可以按EN61000－3－2标准对电流谐波进行预测试。
14．示波器能否进行滤波处理？如对PWM波进行低通滤波？
答：TDS5000可以进行20MHz，150MHz低通滤波，还可以进行一种称之为高分辨率采集的数字低通滤波，在此种模式中采样点的垂直分辨率可从8bits提高到12bits，上述系统可以输出像比如PWM这样的信号按照脉宽变化的趋势的类似正弦波波形。
15．使用数字示波器时，对B触发和触发电平的设置与被测信号有什么原则？
答：泰克的示波器支持A,B trigger功能，简单说就是可以双事件序列触发，当选择A-B seq时，A事件作为主触发，配合B事件捕获复杂的波形。触发方法为
A事件arm触发系统，当定义的B事件出现时在B事件处触发。具体详细的触发说明，请参考示波器的手册。
16．如何用TDS3052B测量载波频率为几十K，调制波频率为电源频率的已调波的最大值？
答：工频输入可能为低频的50Hz/60Hz，同时载波为几十K，一个工频周期为20ms左右，如果示波器需要观测20ms信号，即示波器的duration采集窗口至少为2ms/div ×10格，同时根据几十k的载波信号，确定示波器的采样率。最后可以估算出需要的采集内存长度，判断是否能够满足测试要求。
17．使用一台标称100MHz的DSO示波器，测量一个高频开关幅值400V，f=50M，示波器如何描绘出它的波形和上升时间？
答：① 示波器的带宽是以正弦波幅度衰减－3dB点为带宽定义的。
② 数字示波器中对于波形和上升时间的描绘都是通过实时采样电路和高速A/D 变换器获得波形数据，再通过插值运算得到的。
③ 在泰克的示波器中，有实时的处理电路完成所谓的正弦内插功能，在信号采集电路部分完成。当然，很多示波器也是通过示波器的主处理器进行数学运算完成的，这个时候会花比较多的时间。
④ 对于您测量的信号，恐怕使用100MHz的示波器是无法进行。50MHz的方波，理论上应该使用450MHz以上的示波器才能将信号中最重要的9次以下谐波准确重新，从而保证波形不失真。更何况，您恐怕还要考虑信号上升时间的问题，理论上，示波器的上升时间应该比信号快5倍以上。
⑤ 探头也一样，由于普通探头在测量高压的时候会产生高频失真的效应，您应该采用特别的差分探头或者高压探头比如，泰克的P5205，P5100进行测量。
18．如何在模拟电路用好数字示波器，比如测音频放大器的小信号，电源的杂波等？
答：要注意的问题有：
① 示波器的接地问题，示波器的机壳和探头的参考地线都是连接地线的，因此良好的接地是测量干扰的首要条件。
② 示波器参考地线引入的干扰问题，由于普通探头通常都有一段接地线，会与待测点构成一个类似环形天线的干扰路径，引入比较大的干扰，因此要尽量减少这一干扰，可以采用的方法是将探头帽拿掉，不使用探头上引出的地线，而直接使用探头尖端和探头内的地点接触待测点进行测量。
③ 使用差分测量的方法，消除共模噪声。泰克提供一系列的差分探头，比如专门针对小信号的ADA400A可以测量到几百微伏，用于高速信号测量的P7350提供高达5GHz的带宽。
④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集（Hi-Res）的信号捕获模式，可以过滤信号上叠加的随机噪声。
19．在测量离板信号线的传导骚扰时，发现在两个特定频点（一个是659K另一个是1.977K）上由两个很大的噪声信号。初步分析是由于板上的开关电源芯片引起的，如何使用示波器测量这样的噪声信号？
答：示波器可以测试噪声信号有几个考虑的因素：
① 被测信号的幅度，是否为小信号，示波器配合探头可以测试uA?级的信号。
② 被测信号的频率。
③ 探头的连接方式不当会产生噪声，影响测试结果。
20．在用泰克的示波器时，如何理解Holdoff这个参数？
答：Holdoff（触发释抑）的含义是暂时将示波器的触发电路封闭一段时间（即释抑时间），在这段时间内，即使有满足触发条件的信号波形点示波器也不会触发。在数字示波器中也会用百分比来表示，意义是整个记录长度或者整个屏幕的百分比。
示波器的触发部分的作用就是稳定的显示波形，触发释抑也是为了稳定显示波形而设置的功能。主要针对大周期重复而在大周期内有很多满足触发条件的不重复的波形点而专门设置的。比如图中所示，图中红色的点都可以满足触发条件，如果不用释抑功能，触发点将不固定，造成显示不稳定，使用触发释抑后，每次都在同一个点触发，因此可以稳定显示。
此外，对于调幅信号等也一样要使用触发释抑。详情请参见泰克文章《示波器XYZ》。
21．关于holdoff，所谓触发与非触发，示波器对采集信号的处理有什么区别？
答：对于数字示波器，不论是否触发，示波器实际上都是在不断地采集波形，但是如果只有稳定的触发才能有稳定的显示。也会出现这种状况，示波器触发电路的模式出于“自动” 模式，即不论是否满足触发条件都进行波形显示。如果使用“通常”Normal模式，不满足触发条件就不会显示波形。
22．关于holdoff，如果在水平时间分辨率不变的前提下，是否百分比设置越
大（对应信号显示逐渐稳定）那么就意味着信号的周期越长？
答：是的，百分比越大，释抑时间越长。
23．如何使用示波器测量差分信号？
答：最好的方法是选用差分探头，这时测到的信号最为真实客观；若没有差分探头，可使用两个差分探头接到示波器的两个通道上(如Ch1, Ch2)，然后用数
学运算，得到ch1-ch2的波形并进行分析，这时尽量保持两根探头完全一样，示波器两个通道的Vertical scale ( 每格多少伏)设置一样，否则，误差会较大。
24．怎样用示波器测量出USB总线上的差分信号？
答：USB 信号的测试分为2种情况：
第一种是需要进行符合USB组织定义USB1.1/2.0总线的物理层测试规范，只有通过USB一致性测试后方可打上USB标识。USB物理层一致性测试分为很多个测试项目,主要是考察USB信号的信号质量如何，象
Signal Quality Test
Droop & Drop Test
Inrush Current Test
HS Specific Tests
Chirp Test
Monotonic Test
Receiver sensitivity Test
Impedance Test (TDR) 等等。
第二种情况是仅观测USB总线上的信号，可以选择合适的差分探头连接到D+, D-，直接进行USB信号的观测。USB2.0信号速度比较快，上升时间为几百皮秒，为
了保证信号的包真度测试，需要选择大于2GHz的示波器和差分探头进行测试。
25． PCB板上的高速信号特征：XAUI接口3.125GBd串行差分信号：60ps，请
问需要多高带宽的示波器才能精确测量？测量误差可达多少？
答：对 XAUI接口3.125GBd 串行差分信号，听起来有点象InfiniBand 信号，
用正弦内插的方式，或类似等效采样的方式来采集，但由于本身带宽和触发抖动
等因素，在其测量100ps ~ 130ps范围内的上升时间时，采用7GHz差分探头可保证误差<3%，对于< 80ps的上升时间测量，其误差会大于10%, 虽然这已经是实时示波器中最好的方案，单就上升时间测量而言，最精确的方案是安捷伦的网络分析仪(需配上物理层分析软件)，因为其带宽可高达50GHz。
26．对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计，需要考虑哪些关键性的问题来降低相位噪声？
答：在ADC,DAC的器件中衡量性能有很多项指标：象位数、转换速度、DC精度、开关性能、动态性能（SNR, SINAD,IMD）等等。
27．对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计，怎样测量相位噪声？
答：从示波器的角度来看，可以测试ADC,DAC的模拟和数字信号的幅度，时间，转换后的信号质量，转换速度，时钟和数据的建立/保持时间等参数，还可以通过TDS示波器中的高级运算功能（频谱分析功能）来定性测量SNR,SINAD等参数。
28．由于可能需要引入外界的时钟，这样时钟存在2选1的问题，此时用什么方案才能使相位噪声的恶化最小？
答：首先要分析抖动产生的来源，示波器来分析抖动是一个很好的工具，目前可以使用TDS5000B/6000B/7000B系列示波器配合抖动分析软件进行彻底抖动分析，象确定抖动(Dj)，随机抖动(Rj)，Rj和Dj的分离，最后通过分析造成抖动的原因来消除抖动。
29．在示波器上看波形时，用外触发和自触发来看有何区别？
答：示波器的通常触发是边沿触发，其触发条件有2个，触发电平和触发边沿；即：信号的上升沿（或者下降沿）达到某一特定电平（触发电平）时，示波器触发。示波器只有在信号自触发有问题的时候才会使用外触发，没有哪一个更好的问题。而这种问题通常可能是，信号比较复杂，有很多满足触发条件的点，无法每次在同一位置触发，从而得到稳定的显示。这时需要使用外触发。举例如下：
观测上面的信号，由于ABCD各点都会触发，示波器显示波形将不能稳定。这时可以使用下面的信号作为触发信号，示波器将得到能够全部周期的显示。
30． TDS3032B的带宽是300MHz，采样频率为2.5G/s，采样频率为带宽的8倍。请问带宽和采样频率之间有什么固定关系？我们也有一款其它厂家的示波器，
带宽100MHz、采样频率只有200MHz。为什么两个示波器的带宽采样频率比相差这么大？
答：带宽是示波器最重要的指标，因为在数字示波器中有ADC，它的采样率理
论上需要满足Nyquist采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等。泰克示波器采用先进的波形重构算法，被测信号的每个周期只需要2.5个点就能够重构波形。也有的示波器采用线性插值算法，可能就需要10个点。一般采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形。
泰克的TDS3000B系列是“实时采样”示波器，即，它的单次带宽（捕获单次信号的能力）＝重复带宽，您所说的另一种示波器的单次带宽显然不到100MHz，
您可以看一下它的指标。
31．示波器指标中的带宽如何理解？
答：带宽是示波器的基本指标，和放大器带宽的定义一样，是所谓的－3dB点，即，在示波器的输入加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽。也就是说，使用100MHz带宽的示波器测量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有0.707V。这还只是正弦波的情形。因此，我们在选择示波器的时候，为达到一定的测量精度，应该选择信号最高频率5倍的带宽。
32．测量系统的总带宽如何获得？
答：测量系统的总带宽＝0.35/上升时间(1GHz以下示波器)。
33．在带宽一定的条件下，采样频率太大是否也没有太大的意义？
答：带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。使用泰克的示波器每个被测信号周期只需2.5个点就能够最大限度的重构波形。其它一些示波器需要大于4个样点 /周期，即100MHZ带宽示波器单次采集至少需要400MS/s的采样率，有些示波器甚至需要10个点（线性内插技术）才能保证采集信号有意义。
34．所谓高斯响应示波器和平坦响应示波器各有何优缺点和适合的领域？
答：在示波器的规范中并没有平坦相应和高斯相应的指标。在示波器中会出现类似的比较或探讨，可能有如下原因：
众所周知，示波器是时域的仪器，从泰克发明第一台可触发的模拟示波器以来，示波器的带宽一直是最重要的指标，它是指示波器内部的前置放大器的模拟带宽。但是，示波器带宽的定义却是频域的定义，即正弦波幅度衰减到-3dB点时的频率点。一个复杂高速信号含有丰富的频谱分量，如果需要精确测量信号，必须知道它们的每一个频谱分量的幅度和相位，所以示波器的幅频特性和相频特性非常重要。
从最近几年的发展来看，目前数字示波器的带宽越做越高，从泰克2000年推出TDS7000 4GHZ带宽示波器，2001年推出TDS6000 6GHZ带宽示波器， 2003年推出TDS7704B 7GHZ带宽示波器，到最近TDS6804B 8GHZ带宽示波器，带宽几乎每
年都在提升。当示波器带宽到达几个GHZ时，前置放大器作为模拟器件，保证良好的幅频和相频特性越来越难，泰克是掌握这一最关键技术的唯一公司。有些厂商无法做到，就不得不采用其它的一些方法来修补模拟器件带宽的不足，获得更高的带宽，频响曲线自然发生变化。
随着目前各种高速信号越来越多，信号速率越来越快，对实时示波器提出了新的要求，示波器厂商的数字示波器中也出现了一些新的技术，最显著的是示波器通过数字信号处理技术（DSP）来得到更好的性能。DSP就在数字示波器主要应用
包括：
?增强带宽
?更快的上升时间
?增益和波形校准与改善
?幅度和相位的改善
?光参考接收机归一化
其中泰克的第三代示波器（DPO）就是DSP技术的最好体现。合理的利用DSP
可以提升示波器测试的信号保真度。但是，DSP技术的使用会是每一个示波器的使用者产生迷惑，特别是在“带宽是否可以通过DSP可以提升”，“示波器的带宽是模拟带宽，和DSP技术有何关系”，“当前的示波器带宽到底是模拟带宽还是DSP带宽？”“DSP技术带来的负面效应是什么？”
在泰克最新的TDS6804B 8GHZ带宽的示波器中的模拟带宽是7GHZ，通过DSP增
强后的带宽是8GHZ，为了保证每一个测试人员对这两种方式的理解，在TDS6804B 中可以打开和关闭DSP的带宽增强功能。泰克将DSP增强带宽带来的优点和问题告诉每一个测试人员，帮助测试人员理解模拟带宽和DSP增强带宽的测试结果，更好的进行高速信号测试。
35．除高斯响应示波器和平坦响应示波器之外，还有基于其它响应的示波器吗？
答：示波器前置放大器的频响特性是决定测试结果的最关键因素，它由模拟器件决定。关键在于用何种方法来获得足够的频响。
36．以前在用TDS744,TDS745等示波器时，使用的是无源探头(如P6139A,带宽500M)。在购买了有源探头(P6237)之后, 从测试波形来看(特别是测高频信号时),两者的测试结果差异较大. 从探头参数得知, 有源探头的输入电容<1pF,
而无源探头则为10pF左右. 这样看来应该是有源探头的测试结果更能反映信号真实的情况. 既然无源探头对高频信号衰减很大, 那么500M的带宽有什么意义呢? 如何根据测试情况来选择使用有源或无源探头？
答：您的P6139A探头加上泰克的500MHz示波器典型带宽值还是可以达到
500MHz，但是正如您所说，其输入电容不同，这一电容将产生对于待测信号的负载效应，造成信号振铃，形状发生改变，因此这个时候使用有源探头时能反映
信号的真实情况。实际上，使用探头不光要考虑带宽，所有这些因素我们在测量高频信号的时候都要考虑：
?带宽/上升时间
?动态范围
?负载效应
?接地效应
?共振效应
尤其P6139A时您还要考虑地线的影响，探头上的接地线也会带来振铃，测量高频信号的时候应该尽量缩短地线的长度。
另外，您使用的P6247是有源差分探头，共模的影响也可能是一个因素。
选择无源探头主要是因为其动态范围大，比如P6139A可以测量从毫伏到几百伏的信号，而P6247只能测量＋－8.5V的信号。另外有源探头价格也是一个因素。
37．实验时，示波器接地线后，导致MOsfet炸掉，现在将示波器都剪掉了地线。这是什么原因？
答：为保证测试中的人身安全以及获得良好的测量效果，一般示波器的所有探头的地线都与机壳连接在一起，并连接到示波器电源线的地线。因此，您在电源中测量MOSFET管波形的时候，如果其中任何一个点都不是地，就会产生问题，如下图所示。
剪断地线可以防止对MOSFET管测试中的短路问题，但是也会带来一些其它的测试问题，比如示波器机壳带电，示波器机壳分布参数对测量信号造成影响等。解决的办法是使用差分探头，比如泰克的P5205，可以测量所谓的2个测试点都不是地的差分信号。
38．用示波器抓取数据时，发现存储的文本里只有当前屏幕的数据，且是按照resolution为时间间隔的。如何利用软件实时处理数据（matlab?），如何抓到更多数据？
答：泰克示波器采用压缩屏幕的显示风格，即屏幕显示的波形为采集下来的所有数据，配合TDS5000B的multiViewZoom功能，可以方便显示所有波形。
泰克TDS5000B，TDS6000，TDS7000B，TDS8000B系列示波器都采用完全开放的WINDOWS平台，支持当前所有的流行工具，象 Matlab，LabView，VB，VC，.NET，MicroSoft Office VBA等等，可以灵活进行数据分析和处理。
这些分析工具还可以直接安装在示波器里面，构成一台集数据采集，分析，显示，处理的仪器。单次采集更多的数据，需要示波器配备更深的存储深度，象
TDS5000B系列通用示波器可以支持到16M内存。
39．影响示波器工作速度的因素有哪些？
答：实际上任何一台示波器的原理都差不多，前端是数据采集系统，后端是计算机处理。影响速度主要有两方面，一是从前端数采到后端处理的数据传输，一般都是用 PCI总线，此乃传输瓶颈, 但已有新技术可以突破；另一个是后端的处理方式，提高处理速度可以通过数据分包共享来实现。
40．我们的应用通常会捕获2M甚至更多的数据进行分析, 且采样率通常会高达10GS/S, 但在进行参数测试和FFT等分析时总是显得很慢, 为什么？
答：处理的数据量大，速度自然会慢。要想获得大数据量的高速实时FFT分析，除非采用专用FFT处理器，但成本较高。
41．使用泰克的TDS2014数字示波器抓一个并口的时序时，总能测到能量很强的50Hz交流，而测不到信号，但是示波器的地和所测并口的地是一致的，怎么办？
答：可以从以下几方面入手：
① 检查示波器是否很好的接地或采用隔离变压器隔离；
② 附近是否有较强50Hz信号感应；
③ 在较强干扰环境下，应注意并口的驱动能力及工作频率与测试操作选择是否合适。若只看到50Hz干扰正
弦波，且波形较规则，则应考虑并口可能未工作；
④检查一下探头尖是否损坏了；
⑤ 建议把用不着的外设都拨掉，也有可能从显示器上来的；
⑥ 如果示波器用了很久，就要考虑底线是否正常，就是那个小夹子。把探头取下，用万用表量一量。
42．要解决抗电源干扰问题，想测量总电源的干扰信号串入到弱信号放大器电源的情形。结果，即使示波器探头和地连在一起，都有干扰信号，不管测哪里都一样。干扰信号是音频。这是为什么？
答：要注意的问题有：
① 示波器的接地问题，示波器的机壳和探头的参考地线都是连接地线的，因此良好的接地是测量干扰的首要条件；
② 示波器参考地线引入的干扰问题，由于普通探头通常都有一段接地线，会与待测点构成一个类似环形天线的干扰路径，引入比较大的干扰，因此要尽量减少这一干扰，可以采用的方法是将探头帽拿掉，不使用探头上引出的地线，而直接使用探头尖端和探头内的地点接触待测点进行测量；
③ 使用差分测量的方法，消除共模噪声。泰克提供一系列的差分探头，比如专门针对小信号的ADA400A可以测量到几百微伏，用于高速信号测量的P7350提供高达5GHz的带宽；
④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集（Hi-Res）的信号捕获模式，可以过滤信号上叠加的随机噪声。
43．在EMC试验中有时候会出现指示表短暂的指示消失现象，使用示波器进行检测，发现试验过程中示波器有屏幕整个晃动的现象。试验的项目是EFT（瞬变脉冲串抗扰度试验），如何解释和怎样在试验中消除这种现象？
答：EFT有时会对示波器造成干扰，造成误触发，可尝试使用示波器的高频抑制触发模式，限制示波器带宽等办法。
44．为什么示波器有时候抓不到经过放大后的电流信号？
答：如果信号的确存在，但示波器有时能抓到，有时抓不到，这可能和示波器的设置有关系。通常若您可将示波器触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式，如果这种方式还不行，通常仪器可能出了问题。
45．新型数字示波器怎样用于单片机开发呢？
答：单片机电路开发过程中，一般来讲所用的元件和芯片本身都没有问题，有问题的往往是他们之间相互通信和预想的不同，单片机中，常见的总线是
SPI,I2C,USB,LIN,CAN, 54621A和54621D示波器本身支持串行信号的触发功能，可直接调试串行总线上的通信情况，另外，若您使用DSP结合MCU开发电路板，可能牵涉到软硬件联调，这时您可以用54621D的数字逻辑通道连接到控制线或数据、地址线上，借以判断在特定的操作条件或子程序运行下，电路是否能正常工作。而且其每通道2M点的存储深度非常有助于分析问题的原因，观察长时间的串行信号，观察握手时序等。而且其放大功能，可将信号放大数万倍以观察细节。
54621A的价格应在US$2500左右，54621D的价格应该在低于US$4000。您可以访问https://www.doczj.com/doc/e06422520.html,/find/mso https://www.doczj.com/doc/e06422520.html,/find/test 下载相关的许多应用文章。
46．新型数字示波器54621A和54621D在检测时是否对（Inter-IC）总线的不同信号和不同速率有影响呢？
答：I2C Bus信号一般工作速率不超过 400Kbit/s,最近也出现了几Mbit/s的芯片，54621A和54621D在设置触发条件时，无需顾及不同速率的影响，但对其它总线，如CAN 总线，您先要在示波器上设置CAN总线当前的实际工作速率以便示波器能正确解协议，并正确触发。
47．除示波器54621A和54621D外，还有什么其他仪器可以检测和分析Inter-IC 总线信号？
答：想对Inter-IC总线信号进行进一步的分析，如协议级的分析，可使用安捷伦的逻辑分析仪，但相对来说，价格比54621A/D要高。
48．数字示波器的各种触发的应用，比如说边沿触发，毛刺触发和脉宽触发等，它们各自适合测试那种信号？
答：① edge trigger ，边沿触发，可设触发电平，上升沿或下降沿。边沿触发也称为基本触发。
② advanced trigger，即高级触发，里面含概各种不同的触发功能，可以根据被测信号的特征，设置相应的触发条件，定位感兴趣的波形。
高级触发是电路调试的关键。在电路调试过程中，如果事先不了解被测信号可能的问题，可以先使用泰克数字荧光示波器，利用400,000/秒波形捕获速度，迅速发现电路中的各种问题，再配合不同的高级触发功能来进行故障的细节定位，这样可以缩短您的调试周期。
49．关于毛刺测量，以前请教过相关的技术人员，得到的答复是，示波器所能捕捉的最小毛刺就是示波器的采样速率。是否所有的示波器都遵循这一规律？此时示波器的前置滤波器不会对它有影响吗？
答：不能断言所有的示波器都是这样。比如，有些示波器达到1GS/s，带宽只有60MHz，显然，1ns的毛刺不可能捕捉到。其实捕捉毛刺的能力除了带宽，采样率，还取决于波形捕获率，即每秒能够捕捉的波形数量，详情请参见泰克关于DPO的应用文章。
50．在使用示波器时如何消除毛刺？
答：如果毛刺是信号本身固有的，而且想用边沿触发同步该信号（如正弦信号），可以用高频抑制触发方式，通常可同步该信号。如果信号本身有毛刺，但想让示波器虑除该毛刺，不显示毛刺，通常很难做到。
可以试着使用限制带宽的方法，但不小心可能也会把信号本身虑掉一部分信息。若使用逻辑分析仪器，一般来说，使用状态采集的方法，有些在定时方式下采集到的毛刺，就看不到了。
51．在实际工作中，当碰到突发的毛刺信号，如何捕捉和测试？
答：比如我们在进行时钟测试时，经常会碰到偶发毛刺信号，该信号将会对我们的电路产生误动作，因此捕获该信号成为测试的关键，由于事先我们无法判断该毛刺为正还是为负，因此我们须先利用TDS5000示波器的数字荧光功能即快速波形捕获模式结合无限余辉查看毛刺特征，然后利用示波器的高级触发功能——脉宽触发依照信号特征，如：小于正常时钟脉冲宽度触发。
52．毛刺/脉宽触发的应用场合有哪些？
答：毛刺/脉宽触发一般有两种典型应用场合，一是同步电路行为，如利用它来同步串行信号，或对于干扰非常严重的应用，无法用边沿触发正确同步信号，脉宽触发就是一个选择；另一是用来发现信号中的异常现象，如因干扰或竞争引起的窄毛刺，由于该异常是偶发显现，必须用毛刺触发来捕获(另一种方法是峰值检测方式，但峰值检测的方法有可能受其最大采样率的限制，同时，一般是能看，不能测)。若被测对象的脉冲宽度是50ns，而且该信号没有任何问题，也就是说，没有因干扰，竞争等问题引起的信号畸变或更窄的，用边沿触发就可同步该信号，无需使用毛刺触发。有不少用户将脉宽触发设置为10ns ~ 30ns，幸运的是，5462x和546?x是业界难得的能完成该操作的仪器。若想验证该10MHz 方波中有无异常脉冲，包括比50ns窄很多的脉冲，就会用到脉宽或毛刺触发, 也就有可能会用到5ns的设置。
53．安捷伦的数字示波器有没有DPO功能？
答：DPO 是一个专用名词，只有一个示波器公司使用该名词，安捷伦对应的功能叫MegaVision，和DPO相同之处是：①可以直接信号中的异常现象。②波形捕获率远高于普通数字存储示波器。不同之处：①发现异常信号后，MegaVision 可对该异常直接放大并观察信号细节。②MegaVision示波器的实时采样率突破1.25GSa/s极限，可达2GSa/s(如546?xA/D示波器)甚至更高。③MegaVision示波器是为需要深存储的应用场合优化的，当示波器存储深度>10K,甚至100K, 2M 时，其波形刷新率是业界及其领先的。
54．如果依据信号上升时间确定了带宽后，按照该带宽确定采样率的原则仅仅是为了实现无采样混叠误差吗？
答：确定带宽后再确定采样率，业界的一些公式，的确确定采样率的原则是为了实现无采样混叠误差，但它是泛泛的评估说法，具体还要看您被测对象的特征，因为最高的指标往往是在特定条件下给出的，未必满足您的测试应用。
55．示波器如何显示两个采样点之间的波形？
答：示波器的显示方式有多种：点显示、正弦内插显示、直线连接显示；示波器的缺省显示方式通常为矢量连接显示方式，有的示波器仅支持直线连接方式；无论是直线连接还是正弦内插，在两个实际采样点之间提供的信息都不是实际采集的，由于直线连接方式可能会导致显示出现突变，如在一正弦波的波峰采集一个点，两边的波谷各采集一点，会显示出三角波，而用正弦内插显示出来仍是正弦波，所以，有些应用文章中的说法是：采用直线连接，对采样率的要求更高，如10倍的关系(以真实再现波形)；采用正弦内插，对采样率要求稍低以下，也有文章说，2.5倍就可以，工程上一般说4倍以上，也有5倍，6倍的说法。
56． PCB板上的高速信号特征：156.25MHZ差分时钟信号，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps，jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps，请问需要多高带宽的示波器才能精确测量？测量误差可达多少？
答：对于 156.25MHz 差分时钟信号，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps ，若您想精确测试该上升时间，如3%的测试精度，0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 带宽示波器及其探头系统，若10%精度可接受，0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 带宽示波器及其探头系统。注意若您使用差分探头，您要确保，从被测点算起，整个示波器的带宽是5.6GHz, 幸运的是目前安捷伦推出了7GHz带宽的差分探头。同时，54855A本身的上升时间指标实测是65ps , 说明书上给出72ps的指标。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精确测量抖动指标，要求示波器本身的抖动指标要更高，54855A本身的触发抖动指标是1ps RMS ,比业界同类产品好7倍，另一相关指标是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ]，好过同类产品2倍以上，这和它真正使用20GSa/s的A/D 有关，它消除了使用多个(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼凑成一个20GSa/s
所带来的误差。
57．在选择示波器时，一般考虑的多的是带宽。那么，在什么情况下要考虑采样速率？
答：取决于被测对象，在带宽满足的前提下，希望最小采样间隔(采样率的倒数)能够捕捉到您需要的信号细节。业界有些关于采样速率经验公式，但基本上都是针对示波器带宽得出的，实际应用中，最好不用示波器测相同频率的信号。若您在选型，对正弦波，选择示波器带宽是被测正弦信号频率的3倍，以上，采样率是带宽的4到 5倍，实际上是信号的12到15倍，若是其它波形，要保证采样率足以捕获信号细节。若您正在使用示波器，可透过以下方法验证采样率是否够用将波形停下来，放大波形，若发现波形有变化（如某些幅值），采样率就不够，否则无碍。也可用点显示来分析，采样率是否够用。
58． 100MHz的模拟示波器可以较清楚看到寄生波形，而100MHz的数字示波器却看不到（仅能看到波形加粗）？
答：此现象和示波器显示有关，模拟示波器上看到的迹线一般较细，它通过垂直偏转器直接将电压打到屏幕上，而且扫描速率和波形刷新率都很快。数字示波器是通过 A/D将波形电压量化，存到内存中，处理之后再显示，数字示波器屏幕的显示分辨率是有限的，通常为6?0点或1000点，若您将示波器的存储深度(记
录长度)设置成10K或2M, 这意味着，要让内存中10K或2M点的信息量通过6?0个点或1000个点来反映，无论算法有多好，都会带来一定的显示误差，波形加粗的程度和存储深度是相关的，这些问题是数字示波器特有的问题，另外数字示波器缺省显示方式为矢量显示方式，即会在两个采样点之间以线性算法，或正弦内插算法插入一些点，模拟示波器没有这些问题。您可试着将示波器记录长度改为500点，并将矢量显示改为点显示，观察数字示波器每次采样实际得到的数据，调整时基，可以清楚得看到这些点，即使使用矢量显示，线会变细些。仅从仪器角度出发，另外测量小信号，使用1:1得探头得结果，可能会比10:1探头更好些。另外，模拟示波器没有采样率得概念，只有扫描速率概念，使用数字示波器，采样率很多时候需考虑。
59．模拟和数字示波器在观察波形的细部时，那个更有优势（例如：在过零点和峰值时，观察1%以下的寄生波形）？
答：观察1%以下的寄生波形，无论是模拟示波器还是数字示波器，观察其精度都不是很好，模拟示波器的垂直精度未必比数字示波器更高，如某500MHz带宽的模拟示波器垂直精度是+/-3%, 并不比数字示波器(通常为1~2%精度)更具优势，而且对细节，数字示波器的自动测量功能比模拟示波器的人工测量更精确。
60．数字示波器一般提供在线显示均方根值，它的精度一般是多少？
答：示波器的幅值测量精度，很多人用A/D位数来衡量，实际上，随着您所用的示波器带宽，实际的采样率设置等，会有变化，若带宽不够，本身带来的幅值测量误差就很大，若带宽够了，采样设置很高，实际的幅值测量精度就不如采样率低的时候的精度(您有时可参考示波器的用户手册，它可能会给出不同采样率下，示波器的A/D实际有效位数);总的来讲，示波器测量幅值，包括均方根值的精度往往不如万用表，同样，测量频率，它不如频率计数器。
61．如何捕捉并重现稍纵即失的瞬时信号？
答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，如果使用的是安捷伦5462xA/D,546?xA /D,5483xB/D,5485xA,这些仪器都支持MegaZoom功能，就是说，可在观察信号全局的同时，对局部细节进行放大观察，或者通过移动屏幕的方式，或者通过双时基显示功能来完成。注意示波器的存储深度将决定所能采集信号的时间，和能用到的最大采样速率。
62．安捷伦的哪种示波器能够测试频率为500M的载波信号？
答：如果仅测载波信号本身，通常载波信号为正弦波，推荐使用1.5GHz示波器(安捷伦54845B),使用BNC电缆连接被测对象，可得到~94.6%的上升时间测量精度。若必须使用探头，推荐使用1157A 有源探头(2.5GHz带宽)。如果使用500MHz带宽的示波器，即使使用BNC电缆，最好情况下得到的幅度测量误差是29.3%,上升时间测量精度是 58.6%。
63．示波器标称为60MHZ，是否可以理解为它最大可以测到60MHZ？
答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号，根据示波器带宽的定义，如果输入峰峰值为1V的60MHz的正弦波到60MHz带宽的示波器上，从示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。
6?．用标称为60MHZ的示波器测4.1943MHZ的方波时测不到，为什么？
答：如果要测试的是方波，选择示波器的参考标准是信号的上升时间，若示波器带宽＝0.35/信号上升时间* 3，则上升时间测量误差为5.4%左右。
示波器的探头带宽也很重要，如果使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。如若您使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz。如果在探头前端使用连接导线，会进一步降低探头性能(但对~4MHz方波，不应有太大影响，因为速度不是很快) 。
另外，查看一下示波器使用手册，有的厂家新推出的示波器，在1:1设置下，其实际带宽将锐减到<=6MHz,对于~4MHz的方波，其三次谐波是 12MHz,其五次谐波是20MHz,若带宽降到6MHz,对信号幅值衰减很大，即使能看到信号，也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好，但该现象很容易被排除。建议可以用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。
65．怎样测量时钟的稳定度？
答：假设使用的是 5483xB/D、548xxA 、5484xB或5485xA ，可以用其标准配置的直方图方式测量，其时钟边沿或幅值的抖动情况，具体可参见安捷伦的应用文章：“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988－6109EN)，可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA,若您希望更加强大的抖动分析功能，其配有专门的抖动分析软件，提供功能十分强大的抖动分析，具体可参见5485x示波器的Datasheet，更详细的信息，可致电安捷伦。
66．使用安捷伦示波器精确测量PLL中周期抖动有什么方法和技巧？
答：如果用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB和5485xA , 可以用其标准配置的直方图方式测量，其时钟边沿或幅值的抖动情况，具体可参见安捷伦的应用文章“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988－6109EN)，可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA，如果希望更加强大的抖动分析功能，其配有专门的抖动分析软件，提供功能十分强大的抖动分析，具体可参见https://www.doczj.com/doc/e06422520.html,/find/test 5485x示波器的Datasheet,更详细的信息，可致电安捷伦。提醒在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足测试需求，如示波器本身的触发抖动指
标等，同时要注意使用不同的探头和探头连接附件时，若不能保证示波器的系统带宽，测量结果会不准确。
67．如何使用安捷伦示波器测量PLL的Settle time？
答：可使用安捷伦548xx系列示波器+USB-GPIB 82357A 适配器+软件选件来完成。也可使用安捷伦的较低价位的调制域分析仪来完成。
68．设计一个PLL,，如何测量PFD(频率鉴相器)的死区?
答：可以将示波器的一个通道连接到参考信号，另一通道连到反馈信号，设置示波器的触发条件为建立保持时间触发，这时，在调整示波器建立保持时间设置的同时，调整参考信号，直到失锁，这时的建立保持时间设置就对应您的PFD 死区。理论上，认为失锁会在两个时刻发生，一是在初始工作时间，两个信号相差(频差)超过 PLL的捕捉带宽；另一始在跟踪过程种，反馈信号变化过大，使两个信号相差超过PLL的跟踪带宽会失锁。安捷伦所有548xx 系列示波器都可完成该测量(在带宽满足的前提下)。
69．使用安捷伦设备如何测试光信号？
答：安捷伦有全套测试方案测量光信号，从光源、光谱仪、光万用表、光示波器、光波长计等，如果想用实时示波器测量光信号，可使用光电转换器结合示波器完成测量。
70．如何使用示波器测量电源纹波？
答：可以先用示波器将波形整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量)，同时还利用示波器的FFT功能从频域分析。
通常若不太清楚被测对象细节(幅值，频率等)的情况下，可使用”AutoScale”按钮，观察到信号的大概，再调整水平控制旋钮和垂直控制旋钮，以得到最佳的显示(如，幅值尽量满屏显示)，再用Zoom功能将波形作满平放大显示，测电源纹波时，可将纹波部分用Zoom功能放大来分析；另外，可能会考虑从频域角度分析电源，观察其谐波和杂波情况，为此，可让示波器显示尽量多个周期信号，将示波器的存储深度仅可能用到最大，采样率设置成适当的数值，以保证波形不失真，这样得到的频率分辨率为采样率除以当前存储深度设置，观察各次谐波及其与基波的幅度差。另外，若使用MatLab软件，可利用MatLab软件的强大功能对捕获的信号数据进行更加深入的分析。546xx、548xx都标准配置有和计算机相连的软件，直接将数据取到计算机中，以进一步分析，当然，也可将Matlab 软件直接装到548xx中。
若已经知道电路的参数,可直接调整示波器设置，让其工作在合适的采样率和垂直刻度下。
71．开关电源输出电压的纹波是一个重要的指标，如何正确使用示波器来测量这个指标？
答：纹波的定义是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，英文称为 PARD (Periodic And Random Deviation)。它的定义是杂波的峰峰值。测量纹波要注意的事项：示波器探头地线会带来很大纹波，应该拔掉地线直接使用探头内地线进行测量。当然，最好的测量方法是使用50欧姆终端电阻，用BNC电缆直接联结到示波器，这里应该注意该50欧姆电阻要考虑功耗，可能要大功率电阻。相关的标准要求，比如是否要分出周期性工频纹波和开关纹波，高频噪声等。再比如，测量频率是否要限制在20MHz以下。
72．测纹波时有很大一部分是５０赫兹的周期性尖脉冲，负载电流越大，脉冲幅度越大，有哪些具体的解决办法？
答：在泰克功率测量系统中，当进行纹波测量时，我们可以选择工频纹波测试或开关纹波测试，这样就可自动滤掉不相关频率的纹波，比如：选择测试200KHz 的纹波，那么示波器将会自动对其他频率成分进行滤波。
73．测量纹波时怎样去除在纹波上的噪声，比如工频噪声？
答：纹波上的噪声可通过TDS5000示波器在捕获模式中的高分辩率捕获模式就可以去除这些随机的噪声。纹波分两种一种是工频的，100HZ，一种是开关纹波。TEK推出的TDSPWR2就能把这两种纹波分离后分别测量得出结果。
74．精确测试开关电源的纹波与噪音时，是否要在专门的实验室里才可以？
答：当然如果有专门的实验室进行纹波测量是最理想的。在不具备这个条件的时候应当注意的问题有：
① 示波器应该有良好的接地；
② 如果测量标准有带宽限制的要求，应该打开TDS430A中的20MHz带宽限制；
③ 使用示波器的交流耦合；
④ 使用BNC电缆，并用TDS430A的50欧姆输入阻抗档进行测量（这时可能需要50欧姆的大功率负载，BNC适配器或者制作测试夹具）为提高测量精度，不应该使用示波器的探头，示波器探头的地线会引入比较大的噪声。
75．如何使用示波器测量一些低纹波电源的输出纹波值？比如测量1.8V的输出纹波，一般都标称输出纹波小于20mV，如何用示波器来验证？而普通示波器即使直接探头接探头地夹的噪声就有二三十毫伏了。
答：这个的问题很有代表性。要用到高共模抑制比的电压差分探头，它能工作在高噪声环境中。
76．怎样用数字示波器查看和读出所显示的波形的周期？
答：所有的数字示波器都支持波形周期测量，从提高测试精度的角度出发，如果使用的是5462x/546?x (546?5除外)，可在其测量参数中选择Counter，其内嵌硬件频率计数器会被启动进行精确的频率测量(5 digit)，若使用的是其他型号示波器，尽量让示波器屏幕显示一个周期的信号，幅值尽量满刻度，这时测量精度一般较好，可以用示波器的自动测量功能，也可用光标手动测量。
77．在开发当中碰到一个问题，在样板机上加改功能，检测样板的声频，数据输出，触发信号等等，检测的结果跟设计的结果差不多一样，为什么样板声音清晰，显示准确，而成品的声音有时候是可以接受，但是有时候不行？
答：实际被测对象的声音有时可以接受，有时不行，但示波器上的波形显示看不出什么问题，或示波器显示数据和被测对象上的数据相差很远。往往是示波器和您的被测对象没有同步造成的。可尝试下面的方法：声音信号通常为低速信号，可让示波器工作在滚动方式下，观察信号出现问题时，手动停止波形采集，并进行分析。
在时域中观察声音信号往往不太全面，安捷伦的动态信号分析仪在很多时候是更好的选择，但若没有该仪器，可结合示波器的FFT功能从频域观察。
尝试用示波器的触发功能，若手边有混合信号示波器(54xxxD)，可结合其逻辑通道定义触发条件(如类似逻辑分析仪的状态触发，顺序触发)。
78．如何tds3012示波器进行时钟抖动测试？
答：在泰克的开放平台示波器中（比如TDS7000，TDS5000）有专门的抖动测量软件，可以进行全面的抖动测量（比如Rj，Dj等）。在TDS3012中只能通过无限余辉对信号进行比较长时间的累计测量。另外，一般频率比较高的时钟才需要测量抖动。一般示波器测量信号的原则是：示波器的带宽应该是信号最高频率的5倍，如果上升时间比较快的方波可能需要示波器带宽是信号频率的10倍甚至更高。所以建议采用更高带宽，开发平台的示波器。
79．在AC/DC开关电源中如何用示波器进行功率因数测量？
答：其实使用示波器测量功率因数就是测量电压与电流之间的相位差即cosφ，同时泰克TDS5000功率测试系统也自动对PFC的相关参数进行测量（如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等）。
80．用泰克示波器的FFT功能可以看到开关电源的辐射的频率及幅度，但是这里面的幅度的值与认证中心的值的概念是一样吗？假如不是，怎样转换？而且，假如在看波形时选不同的V/DIV，在FFT状态下有不同的幅度，是否正常？---我用的型号是TDS1012。
答：使用示波器的FFT功能测得的幅值只能作为定性的分析，而不能作为定量的分析，因此只具备参考价值，如果希望对频谱幅度进行分析可选择Blackman- Harris窗口，这样效果会好一些；当转换V/div时一定会对FFT的幅值产生影响，因为这是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以为了提高测量精度，一般会选择将波形尽可能占满整个屏幕（但决不能超出屏幕），也就是选择较小的V/div档位。
81．选择什么型号的示波器可有效提高设计效率？
答：示波器发展到现阶段，已把数据分析提高到重要的位置。使用示波已不仅仅是在调试中观察波形，更重要的是能很好的在设计中分析计算器件参数，帮助大家优化设计方案。选择什么样的示波器最适合要结合您所要观察分析的信号决定。
82．如何用示波器测试视频参数（包括视频输出电平、水平清晰度、亮度幅频响应、色度幅频响应、亮度信噪比、色度信噪比、亮度非线形失真等等视频参数）？
答：泰克TDS3000B系列示波器加上TDS3VID或TDS3SDI以及TDS5000系列示波器均提供强大的视频测量功能，甚至包括模拟HDTV功能，以及内置矢量示波器能力，帮助你去分析各种视频参数。
83．在高频端，如何判断示波器探头本身的阻抗对信号的影响？
答：示波器的探头都有特定的指标，可以参照探头的等效阻抗－频率图确定探头在频率点的等效阻抗。关于探头，泰克有专门的文章叫做《探头ABC》。
84．为什么用泰克示波器测试30MHz时钟的波形振铃要比安杰仑的大的多（示波器探头是250MHz的）？
答：测量状态转换时，只需采用示波器的自动触发方式，将电压和电流的波形设置为比较理想的显示方式。如果使用TDS5000，还可调节resolution旋钮将采
样率调至合适档位（一般为信号频率的10倍左右）。
然后利用PWR2软件对被测数据进行自动计算。对于MOSFET我们选择Vds和Ids 作为被测信号IGBT选择Vce和Ice作为被测信号。
当用数字示波器测试开关电源时, 可否预先设置限制参数(如测试时间,每次采
样数)如何用泰克示波器实现对开关电源状态变换的测试。连接方式（可举例），示波器按键的设置，必要的注意事项。
85．在设计软开关PWM变换器时（如PWM半桥开关变换器），怎样用示波器观察MOSFET Vt/It 轨迹？
数字示波器基础知识 耦合 耦合控制机构决定输入信号从示波器前面板上的BNC输入端通到该通道垂直偏转系统其它部分的方式。耦合控制可以有两种设置方式，即DC耦合和AC耦合。 DC耦合方式为信号提供直接的连接通路。因此信号提供直接的连接通路。因此信号的所有分量（AC 和：DC）都会影响示波器的波形显示。 AC耦合方式则在BDC端和衰减器之间串联一个电容。这样，信号的DC分量就被阻断，而信号的低频AC分量也将受阻或大为衰减。示波器的低频截止频率就是示波器显示的信号幅度仅为其直实幅度为71％时的信号频率。示波器的低频截止频率主要决定于其输入耦合电容的数值。 和耦合控制机构有关的另一个功能是输入接地功能。这时，输入信号和衰减器断开并将衰减器输入端连至示波器的地电平。当选择接地时，在屏幕上将会看到一条位于0V电平的直线。这时可以使用位置控制机构来调节这个参考电平或扫描基线的位置。 输入阻抗 多数示波器的输入阻抗为1MΩ和大约25pF相关联。这足以满足多数应用场合的要求，因为它对多数电路的负载效应极小。 有些信号来自50Ω输出阻抗的源。为了准确的测量这些信号并避免发生失真，必须对这些信号进行正确的传送和端接。这时应当使用50Ω特性阻抗的电缆并用50Ω的负载进行端接。某些示波器，如PM3094和PM3394A，内部装有一个50Ω的负载，提供一种用户可选择的功能。为避免误操作，选择此功能时需经再次确认。由于同样的理由，50Ω输入阻抗功能不能和某些探头配合使用。 相加和反向 简单的把两个信号相加起来似乎没有什么实际意义。然百，把两个有关信号之一反向，再将二者相加，实际上就实现了两个信号的相减。这对于消除共模干扰（即交流声），或者进行差分测量都是非常有用的。 从一个系统的输出信号中减去输入信号，再进行适当的比例变换，就可以测出被测系统引起的失真。 由于很多电子系统本身就具有反向的特性，这样只要把示波器的两个输入信号相加就能实现我们所期望的信号相减。 带宽
示波器探头基础知识 示波器探头原理---示波器探头工作原理 示波器探头不仅仅是把测试信号判定以示波器输入端的一段导线，而且是测量系统的重要组成部分。探头有很多种类型号各有其特性，以适应各种不同的专门工作的需要，其中一类称为有源探头，探头内包含有源电子元件可以提供放大能力，不含有源元件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。 我们将首先集中讨论通用无源探头，说明共主要技术指标以及探头对被测电路和被测信号的影响，接着简单介绍几种专用探头及其附近。 屏蔽 示波器探头的一个重要任务是确保只有希望观测的信号才在示波器上出现，如果我们仅仅使用一普通导线来代替探头，那么它的作用就好象是一根天线，可以从无线电台、荧光灯，电机、50或60Hz的电源的交流声甚至当地业余无线电爱好者那里接收到很多不希望的干扰信号，这类噪声甚至还能注入到被测电路中去所以我们首先需要的是屏蔽的电缆，示波器探头的屏蔽电缆通过探头尖端的接地线和被测电路连接，从而保证了很好的屏蔽。 一．探头构造图：
4. 一个探头，就算它只是简单的一条电线，它也可能是一个很复杂的电路。a）对于DC 信号( 0 Hz 频率)，探头作为一对导线与一系列电阻，就向一个终端电阻一样。 b) AC 信号的特性变化是因为：电线具有分布电感(L)，电线具有分布电容(C)。分布电感反作用于AC信号，在信号频率增加时，阻止AC信号通过。分布电容反作用于AC信号，在信号频率增加时，减小 AC信号电流通过的阻抗。这些反作用元件(L 和 C )的交互作用，与电阻元件(R)一起，成为随信号频率不同而变化的探头阻抗。
示波器的原理和使用 示波器是一种用途广泛的基本电子测量仪器，用它能观察电信号的波形、幅度和频率等电参数。用双踪示波器还可以测量两个信号之间的时间差，一些性能较好的示波器甚至可以将输入的电信号存储起来以备分析和比较。在实际应用中凡是能转化为电压信号的电学量和非电学量都可以用示波器来观测。 【实验目的】 1．了解示波器的基本结构和工作原理，掌握使用示波器和信号发生器的基本方法。2．学会使用示波器观测电信号波形和电压幅值以及频率。 3．学会使用示波器观察李萨如图并测频率。 图1-1 示波器结构图 【实验原理】 不论何种型号和规格的示波器都包括了如图1-1所示的几个基本组成部分：示波管（又称阴极射线管，cathode ray tube，简称CRT）、垂直放大电路（Y放大）、水平放大电路（X放大）、扫描信号发生电路（锯齿波发生器）、自检标准信号发生电路（自检信号）、触发同步电路、电源等。 1．示波管的基本结构
示波管的基本结构如图1-2所示。主要由电子枪、偏转系统和荧光屏三部分组成，全都密封在玻璃壳体内，里面抽成高真空。 (1)电子枪：由灯丝、阴极、控制栅极、第一阳极和第二阳极五部分组成。灯丝通电后加热阴极。阴极是一个表面涂有氧化物的金属圆筒，被加热后发射电子。控制栅极是一个顶端有小孔的圆筒，套在阴极外面。它的电位比阴极低，对阴极发射出来的电子起控制作用，只有初速度较大的电子才能穿过栅极顶端的小孔然后在阳极加速下奔向荧光屏。示波器面板上的“辉度”调整就是通过调节电位以控制射向荧光屏的电子流密度，从而改变了屏上的光斑亮度。阳极电位比阴极电位高很多，电子被它们之间的电场加速形成射线。当控制栅极、第一阳极与第二阳极电位之间电位调节合适时，电子枪内的电场对电子射线有聚集作用，所以， H-灯丝；K-阴极；G1，G2- 控制栅极；A1-第一阳极；A2-第二阳极；Y-竖直偏转板；X-水平偏转板 图1-2 示波管结构图 第一阳极也称聚集阳极。第二阳极电位更高，又称加速阳极。面板上的“聚集”调节，就是调第一阳极电位，使荧光屏上的光斑成为明亮、清晰的小圆点。有的示波器还有“辅助聚集”，实际是调节第二阳极电位。 (2)偏转系统：它由两对互相垂直的偏转板组成，一对竖直偏转板，一对水平偏转板。在偏转板上加以适当电压，电子束通过时，其运动方向发生偏转，从而使电子束在荧光屏上产生的光斑位置也发生改变。 (3)荧光屏：屏上涂有荧光粉，电子打上去它就发光，形成光斑。不同材料的荧光粉发光的颜色不同，发光过程的延续时间（一般称为余辉时间）也不同。荧光屏前有一块透明的、带刻度的坐标板，供测定光点的位置用。在性能较好的示波管中，将刻度线直接刻在荧光屏玻璃内表面上，使之与荧光粉紧贴在一起以消除视差，光点位置可测得更准。2．波形显示原理
信号源基础知识
信号源基础知识 1、认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。 谈及模拟式函数信号源，结构图如下： 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正
弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波。 而三角波是如何产生的，公式如下： 换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是
信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路： 1、频率（周期）不变，脉宽改变，其方法如下： 改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性，但其最主要的缺点是占空比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下：
示波器基础（一）——示波器基础知识之一1．1 说明和功能 我们可以把示波器简单地看成是具有图形显示的电压表。 普通的电压表是在其度盘上移动的指针或者数字显示来给出信号电压的测量读数。而示波器则与共不同。示波器具有屏幕，它能在屏幕上以图形的方式显示信号电压随时间的变化，即波形。 示波器和电压表之间的主要区别是： 1.电压表可以给出祥测信号的数值，这通常是有效值即RMS值。但是电压表不能给出有关信号形状的信息。有的电压表也能测量信号的峰值电压和频率。然而，示波器则能以图形的方式显示信号随时间变化的历史情况。 2.电压表通常只能对一个信号进行测量，而示波器则能同时显示两个或多个信号。 显示系统 示波器的显示器件是阴极射线管，缩写为CRT，见图1。阴极射线管的基础是一个能产生电子的系统，称为电子枪。电子枪向屏幕发射电子。电子枪发射的电子经聚焦形成电子束，并打在屏幕中心的一点上。屏幕的内表面涂有荧光物质，这样电子束打中的点就发出光来。
图1 阴极射线管图 电子在从电子枪到屏幕的途中要经过偏转系统。在偏转系统上施加电压就可以使光点在屏幕上移动。偏转系统由水平（X）偏转板和垂直（Y）偏转板组成。这种偏转方式称为静电偏转。 在屏幕的内表面用刻划或腐蚀的方法作出许多水平和垂直的直线形成网络，称为标尺。标尺通常在垂直方向有8个，水平方向有10个，每个格为1cm。有的标尺线又进一步分成小格，并且还有标明0％和100％的特别线。这些特别的线和标明10％和90％的标尺配合使用以进行上升时间的测量。我们后面会讨论这个问题。 如上所述，受到电子轰击后，CRT上的荧光物质就会发光。当电子束移开后，荧光物质在一个短的时间内还会继续发光。这个时间称为余辉时间。余辉时间的长短随荧光物质的不同而变化。最常用的荧光物质是P31，其余辉时间小于一毫秒(ms).而荧光物质P7的余辉时间则较长，约为300ms，这对于观察较慢的信号非常有用。P31材料发射绿光，而P7材料发光的颜色为黄绿色。 将输入信号加到Y轴偏转板上，而示波器自己使电子束沿X轴方向扫描。这样就使得光点在屏幕上描绘出输入信号的波形。这样扫出的信号波形称为波形轨迹。 影响屏幕的控制机构有：
课题研究报告 示波器探头补偿 学院：信息工程学院班级：电子 10-1 班姓名：学号：201010203008 201010203009 201010203012 完成时间：2011年12月26日
示波器探头补偿 ——讨论探头中串联的RC并联电路参数对测量结果的影响 课题背景 示波器探头不仅仅是把待测信号引入示波器输入端的一端导线，而且是测量系统的的重要组成部分。探头有很多种类型，以适应各种不同的专门工作需要。其中一类为有源探头，探头内包含有源电子元件，具有放大能力；不含有源原件的探头称为无源探头，其中只包含无源元件如电阻和电容。这种探头通常对输入信号进行衰减。为了有效抑制外界干扰信号，示波器探头通过屏蔽电缆与示波器输入连接，如图所示 当被测信号频率很高时，上图中与探头相连的屏蔽电缆的电容就不能忽略，探头的容性负载效应就非常明显，有可能导致探头在高频下无法使用。为此，可以在探头中增加一个和示波器输入端电路模型相串联的ＲＣ并联电路，以减小探头的容性负载效应，如下图所示，其中Ｃｉ为探头电缆的电容和示波器输入电路模型中电容合并后的等效电容。Rcmp和Ccmp分别为补偿电阻和补偿电容。
通过课题背景，我们知道在使用示波器时，当被测信号频率很高时，，探头的容性负载效应就会明显，导致探头在高频下无法使用。所以在探头中增加一个串联的ＲＣ并联电路，来减小探头的容性负载效应。 结合所学知识，电容具有通高频阻低频的性质，当低频信号通过时，电容对其阻碍作用非常明显，探头的负载主要是阻抗作用，所以容性负载效应不明显。当电路通有高频信号时，探头的负载主要是容抗作用，从而电路中容性负载效应很大，致使被测电路的信号发生变化，所以就不能准确地进行波形测量。为了减轻探头对被测电路的负载作用，应选择高阻抗、低容抗的探头。 当通有高频信号时，我们需要对其进行衰减，使得电路中容性负载效应减小，保证测量结果的准确性。 为此我们有了如下研究想法：示波器探头补偿电路可以简化为一个简单的RC串并联电路，用一标准示波器对电路信号进行检测，因为任何的不平衡将会带来波形的失真，通过改变ＲＣ电路的相关参数来观察波形的变化，从而来确定ＲＣ的哪些参数对测量结果的影响。再结合一阶电路时域分析中电路的零状态响应和全响应方面的知识，进行理论上的具体分析。
示波器基础——测量和练习 1 如何进行测量 在本书的前两章中我们 介绍了示波器上可以用来影 响信号波形显示的各种控制 机构。在这一章里我们将要讲 座重要的波形参数，并且还将 介绍如何使用示波器来测量 这些参数。 示波器可以测量两个基 本的量，即电压和时间。从这 两个量出发，用手工的方法使 用光标或者用自动的方法进行所有其它波形参数的测量。 在进行测量时，了解自己的示波器的能力是很重要的。不要试图在一个20MHz的示波器上观察一个1 0MHz的方波，因为在这种情况下不可能看到方波的真实形状，10MHz的方波中包含有10MHz的正弦波基波，以及30MHz、50MHz、70MHz等的谐波。在10MHz的示波器上，也有可能看到30MHz谐波的部分效果（虽然其幅度不正确），但是下一个谐波分量的频率是示波器带宽的2.5倍！所以这时您在示波器上看到的波形将更象一个正弦波而不象方波（见图50）。 对于上升时间的测量来说，情况也是这样。如果您使用一台上升时间比被测信号的上升时间快10倍的示波器来进行测量，那么示波器本身的上升时间对测量的影响将几乎可以忽略。然而如果示波器的被测信号的上升时间相同，那么引起的测量误差可高达41%。 若干标准波形 三种最常见的波形是正弦波、三角波和方波（见图51）。这些波形在任何函数发生器上都可以找到，并且在实际工作中也常常遇到。
正弦波包含单一的频率分量；而方波和三角波则由很多不同的相关正弦谐波组成。方波由基波的奇次 谐波构成，三角波由基波的偶次谐波构成。 这些波形在时间上和幅度上都是对称的。 这些波形还有其变形形式，这通常是波 形发生对称变化的结果。这样一来，三角波 变成了锯齿波（从其开头而得名），而方波 变成了矩形波。 波形的一个完整的周波叫作一个周期。 一个周期就是从一个周波的某一点到下一个周波相应点所需要的时间（见图52）。 频率是在一秒钟之内所发生的波形的周波数。 所以如果我们用1秒除以一个周期所需的时间就得到了用Hz表示的频率。 例如，周期=1ms则 频率=1/10×10-3=1000Hz=1KHz 重复发生的波形称为重复性波形或周期性波形。这是最容易测量的波形。 对重复性波形或周期性波形最常测量的另一个参数是波形的幅度。幅度是一个波形上从最高点到最低之间的电压。这又称之为峰（一）峰值幅度或Vp-p（见图52）。
示波器探头基础系列之五 ——示波器探头使用指南 美国力科公司 概述： 本文旨在帮助读者对常用的示波器探头建立一个基本认识。此外，我们通过一系列的例子说明探头的不正确使用如何影响测量的结果。 理解探测问题 注意!连接示波器和待测物会给被测波形带来失真。 示波器上应该贴上上面类似的警告标签吗？或许是的。示波器同其它测量仪器一样，受制于各种测量问题——显然，示波器和待测物的连接会影响到测量，使用者理解这样的影响是非常重要的。随着示波器技术的发展，连接示波器和待测物的工具和技术已经变得非常成熟。 早期的示波器，测量带宽只有几百KHz数量级，常使用电缆连接电路。现代示波器使用各种连接技术以最小化测量误差。使用者应该熟悉示波器本身以及示波器连接电路的各种方法的特性和限制。 考虑示波器连接待测电路的方式如何影响测量，待测电路可以等效为包含内置电阻和电容的戴维宁等效电压源。同样，示波器输入电路和连接部分可以被等效为负载电阻和旁路电容。该模型如图1所示。当示波器连接信号源时，示波器的负载效应会减小测量到的电压。低频的损耗取决于电阻比率Rs和Ro。对于高频时的损耗，Cs和Co成了主要因素。另外一个影响是系统带宽由于示波器的容性负载而变小，这也会影响到动态时间量的测量，如脉冲上升时间Risetime。 图1 包括信号源和示波器的简单测量模型 示波器的设计者需要从两个方面入手来减少负载效应的影响: a．高阻探头，利用有源和无源电路来减少负载效应，这些电路包括补偿衰减器或者低容值场效应晶体管缓冲放大器。 b．对于高频应用的直接连接，示波器的输入电路采用50ohm的内部端接。在这些场合，示波器输入电路被设计成常数的50ohm负载阻抗。低电容的探头被设计为50ohm端接来减少负载效应。 如何选择合适的探头 通常，探头可以被分成三大类。1、无源高阻探头；2、无源低阻探头；3、有源探头。
AIM——力科示波器的独有测量功能 李军美国力科公司深圳代表处 示波器一直是工程师设计、调试产品的重要工具。力科把示波器的功能分为四种模型（图1）：检查、测量、调试、分析。一直以来力科的目标市场都专注在调试型和分析型的示波器。以此为代表的波形分析优势是力科示波器的核心竞争力。但在使用更为频繁、应用更为广泛的测量功能方面，力科同样提供了独有的AIM、RQM等测量技术，给了工程师更多发现问题、解决问题的办法。此次我们将通过实验对比让大家了解什么是AIM及AIM在测量中的应用。 图1 示波器的四种模型 一般来说，工程师用示波器正确捕获波形后往往需要对感兴趣的参数进行测量或者验证。力科示波器可以对所有波形或者部分选定的波形进行参数测量。WaveRunner以上的示波器还可以同时测量8个参数（第四代示波器可同时测量12个参数），并提供了8个参数的直方图（图2）。在测量的同时如果打开示波器标配的参数统计（Statistics）功能，则可以报告出每个参数当前的测量状态。 在参数统计中（图3），“value”代表了屏幕中最后一个波形的参数测量值，“mean”则是所有波形参数测量的平均值，“min”是当前所有测量中的最小值，“max”是最大值，“sdev”是参数测量的标准偏差，“num”则是当前的测量次数，“status”指示了参数的测量状态。
图2 全面的参数测量 图3 参数统计 由于示波器可以一次测量所有捕获到的波形的参数，用户通过观察统计的最小（min）和最大（max）值即可迅速的了解到波形中可能存在的异常。这为工程师提供了更有意义的测量。力科把这项功能称为AIM——All In one time Measurement。
示波器基础知识 示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。 １、示波器的发展过程 初期主要为模拟示波器 廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到10 0MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献，出现带宽6GHz的取样示波器、带宽4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管；便携式、插件式示波器成为系列产品。七十年代模拟式电子示波器达到高峰，行谱系列非常完整，带宽1GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。 模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器逐渐从前台退到后台。
但是在发展初期模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的： ○操作简单：全部操作都在面板上可以找到，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。 ○垂直分辨率高：连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至1 0位。 ○数据更新快：每秒捕捉几十万个波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。 ○实时带宽和实时显示：连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。 简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉神经十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，细微变化都可感知。因此，刚开始模拟示波器深受使用者的欢迎。 中期数字示波器独领风骚 八十年代的数字示波器处在转型阶段，还有不少地方要改进，美国的TEK 公司和HP公司都对数字示波器的发展作出贡献。它们后来停产模拟示波器，并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1G Hz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用。 数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1 GHz的取样率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。 其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒40万个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。
信号源基础知识 1、认识函数信号发生器 信号发生器一般区分为函数信号发生器及任意波形发生器，而函数波形发生器在设计上又区分出模拟及数字合成式。众所周知，数字合成式函数信号源无论就频率、幅度乃至信号的信噪比（S/N）均优于模拟，其锁相环（ PLL）的设计让输出信号不仅是频率精准，而且相位抖动(phase Jitter)及频率漂移均能达到相当稳定的状态，但毕竟是数字式信号源，数字电路与模拟电路之间的干扰，始终难以有效克服，也造成在小信号的输出上不如模拟式的函数信号发生器。 谈及模拟式函数信号源，结构图如下： 这是通用模拟式函数信号发生器的结构，[是以三角波产生电路为基础经二极管所构成的正弦波整型电路产生正弦波，同时经由比较器的比较产生方波]。 而三角波是如何产生的，公式如下： 换句话说，如果以恒流源对电容充电，即可产生正斜率的斜波。同理，右以恒流源将储存在电容上的电荷放电即产生负斜率的斜波，电路结构如下： 当I1 =I2时，即可产生对称的三角波，如果I1 > >I2，此时即产生负斜率的锯齿波，同理I1 < < I2即产生正斜率锯齿波。 再如图二所示，开关SW1的选择即可让充电速度呈倍数改变，也就是改变信号的频率，这也就是信号源面板上频率档的选择开关。同样的同步地改变I1及I2，也可以改变频率，这也就是信号源上调整频率的电位器，只不过需要简单地将原本是电压信号转成电流而已。 而在占空比调整上的设计有下列两种思路：
1、频率（周期）不变，脉宽改变，其方法如下： [改变电平的幅度，亦即改变方波产生电路比较器的参考幅度，即可达到改变脉宽而频率不变的特性]，但其最主要的缺点是占空 比一般无法调到20%以下，导致在采样电路实验时，对瞬时信号所采集出来的信号有所变动，如果要将此信号用来作模数（A/D)转换，那么得到的数字信号就发生变动而无所适从。但不容否认的在使用上比较好调。 2、占空比变，频率跟着改变，其方法如下： 将方波产生电路比较器的参考幅度予以固定（正、负可利用电路予以切换），改变充放电斜率，即可达成。 这种方式的设计一般使用者的反应是“难调”，这是大缺点，但它可以产生10%以下的占空比却是在采样时的必备条件。 以上的两种占空比调整电路设计思路，各有优缺点，当然连带的也影响到是否能产生“像样的”锯齿波。 接下来PA（功率放大器）的设计。首先是利用运算放大器（OP) ，再利用推拉式(push-pull)放大器（注意交越失真Cross-distortion 的预防）将信号送到衰减网路，这部分牵涉到信号源输出信号的指标，包含信噪比、方波上升时间及信号源的频率响应，好的信号源当然是正弦波信噪比高、方波上升时间快、三角波线性度要好、同时伏频特性也要好，（也即频率上升，信号不能衰减或不能减太大），这部分电路较为复杂，尤其在高频时除利用电容作频率补偿外，也牵涉到PC板的布线方式，一不小心，极易引起振荡，想设计这部分电路，除原有的模拟理论基础外尚需具备实际的经验，“Try Error”的耐心是不可缺少的。 PA信号出来后，经过π型的电阻式衰减网路，分别衰减10倍（20dB)或100倍（40dB),此时一部基本的函数波形发生器即已完成。（注意：选用π型衰减网络而不是分压电路是要让输出阻抗保持一定）。 一台功能较强的函数波形发生器，还有扫频、VCG、TTL、 TRIG、 GATE及频率计等功能，其设计方式在此也顺便一提： 1. 扫频：一般分成线性（Lin)及对数（Log)扫频； 2. VCG：即一般的FM，输入一音频信号，即可与信号源本身的信号产生频率调制； 上述两项设计方式，第1项要先产生锯齿波及对数波信号，并与第2项的输入信号经过多路器（Multiplexer)选择，然后再经过电压对电流转换电路，同步地去加到图二中的I1、I2上； 但注意这样的TTL信号须再经过缓冲门（buffer)后才能输出，以增加扇出数（Fan Out)，通常有时还并联几个buffer。而TTL INV 则只要加个NOT Gate即可；
示波器基础系列之一——关于示波器带宽（一） 关于示波器的带宽 带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。 通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB截止频率点。此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。 我们常说数字示波器有五大功能，即捕获（Capture），观察（View），测量(Measurment)，分析（Analyse）和归档（Document）。这五大功能组成的原理框图如图1所示。 图1，数字示波器的原理框图 捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。被测信号首先经过探头和放大器及归一化后成ADC可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。
图2，示波器捕获电路原理框图 示波器放大器的典型电路如图3所示。这个电路在模拟电路的教科书上处处可见。这种放大器可以等效为RC低通滤波器如图4所示。由此等效电路推导出输出电压和输入电压的关系，得出理想的幅频特性的波特图如图5所示。
图3，放大器的典型电路 图4，放大器的等效电路模型
至此，我们知道带宽f2即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/带宽，推导过程如下图6所示。需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45之间。在示波器的datasheet上都会标明“上升时间”指标。示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。在对快沿信号测试中，需要通过该关系式来修正实际被测信号的上升时间。 Measured risetime(tr)2 = (tr signal)2+(tr scope)2+(tr probe)2 示波器前端放大器幅频特性的波特图是新示波器发布的“出生证”。示波器每年需要进行校准，波特图是第一需要校准的数据。示波器波特图的测量方法如图
示波器的触发功能 汪进进美国力科公司深圳代表处 我记得初入力科的时候，在关于示波器的三天基础知识培训中有一整天的时间都是在练习触发功能。“触发”似乎是初学者学习示波器的难点。我们常帮工程师现场解决关于触发 的测试问题的案例也很多。通常有些工程师只知道“Auto Setup”之后看到屏幕上有波形然后“Stop”下来再展开波形左右移动查看细节。因此，我有时候甚至接到这样的电话，质疑我们的示波器有问题，因为他在”Auto Setup”之后看到的波形总是在屏幕上来回“晃动”。但是当我问他触发源设置得对不对，触发电平设置得合适否，是否采用了合适的触发方式等问题时，我没有得到答案; 即使有时遇到我心目中的高手，我也常发现他们对触发的基本概念都没有建立起来。我喜欢在写作某个主题之前google一下，但是很遗憾我没有找到一篇堪称完整的启蒙文章。虽然三家示波器厂家的PPT讲稿中都有很多关于触发的，但细致介绍触发的 中文文章真的很少。当然，这也是幸运的，因为我的拙文也许将是很多工程师茅塞顿开的启蒙之作。 触发是数字示波器区别于模拟示波器的最大特征之一。数字示波器的触发功能非常地丰富，通过触发设置使用户可以看到触发前的信号也可以看到触发后的信号。对于高速信号的分析，其实很少去谈触发，因为通常是捕获很长时间的波形然后做眼图和抖动分析。触发可能对于低速信号的测量应用得频繁些，因为低速信号通常会遇到很怪异的信号需要通过触发来隔离。假如示波器的触发电路坏了，示波器仍然可以工作，只是这时候看到的波形在屏幕上来回“晃动”，或者说在屏幕上闪啊闪的。这其实相当于您将触发模式设置为“Auto”状态并把触发电平设置得超过信号的最大或最小幅值。示波器的采集存储器是一个循环缓存，新的数据会不断覆盖老的数据，直到采集过程结束。如图一所示。没有触发电路，这些采集的数据不断地这样新老交替，在屏幕上视觉上感觉波形在来回“晃动”。Auto Setup是自动触发设置，示波器根据被测信号的特点自动设置示波器的水平时基，垂直灵敏，偏置和触发条件，使得波形能显示在示波器上。其主要目的是保证波形能显示出来，这对于拿到示波器不知道如何使波形“出来”的新手是有用的。但如果不理解触发的概念，通过Auto Setup的设置就开始观察，测量甚至得出结论是不对的。示波器毕竟是工程师的眼睛，工程师需要透彻掌握这个工具，用好这双眼睛。 所谓触发，按专业上的解释是：按照需求设置一定的触发条件，当波形流中的某一个波形满足这一条件时，示波器即实时捕获该波形和其相邻部分，并显示在屏幕上。触发条件的唯一
ABCs of Probes P rimer
ABCs of Probes Primer Precision Measurements Start at the Probe Tip As you'll learn in this primer,precision measurements start at the probe tip.The right probes matched to your oscilloscope are vital to achieving the greatest signal fidelity and measurement accuracy. Safety Summary When making measurements on electrical or electronic systems or circuitry,personal safety is of paramount importance.Be sure that you understand the capabilities and limitations of the measuring equipment that you’re using.Also,before making any measurements,become thoroughly familiar with the system or circuitry that you will be measuring.Review all documentation and schematics for the system being measured,paying particular attention to the levels and locations of voltages in the circuit and heeding any and all cautionary notations. Additionally,be sure to review the following safety precautions to avoid personal injury and to prevent damage to the measuring equipment or the systems to which it is attached.For additional explanation of any of the following precautions,please refer to Safety Precautions .— Observe All Terminal Ratings — Use Proper Grounding Procedures — Connect and Disconnect Probes Properly — Avoid Exposed Circuitry — Avoid RF Burns While Handling Probes — Do Not Operate Without Covers — Do Not Operate in Wet/Damp Conditions — Do Not Operate in an Explosive Atmosphere — Do Not Operate with Suspected Failures — Keep Probe Surfaces Clean and Dry — Do Not Immerse Probes in Liquids 2 To select the right probe for your specific application, please request the probe selection CD from your local Tektronix representative,or visit https://www.doczj.com/doc/e06422520.html,/accessories. Our continually expanding library of technical briefs,application notes and other resources will help ensure you get the most out of your probes and other equipment.Simply contact your local Tektronix representative or visit https://www.doczj.com/doc/e06422520.html,.
示波器基础系列之七——关于示波器的RIS 模式和 Roll 模式 一，RIS 模式去年在介绍力科示波器家族时,我常说力科公司可以提供100MHz100GHz 的示波器，现在我介绍时会说力科公司可以提供 60MHz100GHz 的示波器。我们的产品线在向低带宽示波器市场延伸，但同时 我们保持了世界上最高带宽的示波器100GHz 的示波器。T 公司或A 公司的 示波器最高带宽才80GHz。这时候很多工程师会瞪大眼睛: 这么高的带宽？ 怎么采样？其实我们知道，100GHz 的带宽的示波器是采样示波器，采样示波 器的基本采样原理和我们今天要介绍的RIS 模式下的采样原理类似。（关于采 样示波器和实时示波器的区别我们另文介绍。）RIS 模式即随机内插采样模式(Random Interleaved Sampling Mode)，我们的友商称之为ET 模式。该模式下的基本原理如图一所示。它只能用于稳定触发的周期性重复性的波形。在RIS 模 式下，通过多次捕获的波形重组成一个完整的波形，为此，需要测量第一个采 样点和触发点的时间，并以此为依据按等时间间隔的延迟产生下次捕获的下一 组采样点。这样多次采样能使得等效的采样率增加，譬如利用500 MS/s 采样 率的100 次单次采样，使用RIS，可以达到50 GS/s 的最大采样率，则采集得到的数据之间的定位间隔大约为20 ps。采集这些数据的间隔和满足时限的过程 是随机的。ADC 采样之间的相对时间是变化的，事件触发提供了必要的偏差， 由时基以很小的分辨率测量。示波器要求有多个触发来完成采样。触发的数量 取决于采样率：采样率越高，就需要越多的触发。示波器将这些数据段进行内插，填充时间间隔，这些时间间隔是最大单次采样率的倍数,从而形成波形。但是，设备收集波形数据的实时间隔是非常长的，并且依赖于触发速率和所需要 内插的总量。示波器具有每秒捕获大约40,000 个RIS 数据段的能力。
精心整理 ScopeArt先生”团队成员 示波器探头是示波器使用过程中不可或缺的一部分，它主要是作为承载信号传输的链路，将待测信号完整可靠的传输至示波器，以进一步进行测量分析。很多工程师很看重示波器的选择，却容易忽略对示波器探头的甄别。试想如果信号经过前端探头就已经失真，那再完美的示波器所测得的数据也会有误。所以正确了解探头性能，有效规避探头使用误区对我们日常使用示波器来说至关重要！ 1 对于DC L，寄图1 ?图2无源探头示意图
无源探头一般使用通用型BNC接口与示波器相连，所以大多数厂家的无源探头可以在不同品牌的示波器上通用（某些厂家特殊接口标准的探头除外），但由于示波器一般无法自动识别其他品牌的探头类型，所以此时需要手动在示波器上设置探头衰减比，以保证示波器在测量时正确补偿探头带来的信号衰减。 图3所示为日常最为常见的一类无源探头原理示意图，它由输入阻抗Rprobe、寄生电容Cprobe、传输导线（一般1至1.5米左右）、可调补偿电容Ccomp组成。此类无源探头一般输入阻抗为10M?，衰减比因子为10：1。 ?图3 Vscope 1衰减因 很小， ?图4R&SRT-ZH10高压探头
还有一类无源探头，其衰减比为1：1，信号未经衰减直接经过探头传输至示波器，其耐压能力不及其它无源探头，但它具备测试小信号的优势。由于不像10：1衰减比探头那样信号需要示波器再放大10倍显示，所以示波器内部噪声未放大，测量噪声更小，此类更适用于测试小信号或电源纹波噪声。 图5R&SHZ-1541:1/10:1可调衰减比无源探头 无源传输线探头是另一类特殊的无源探头，其特点是输入阻抗相对较低，一般为几百欧姆，支持图6 量50? ? 图 需要注意的是，由于传输线探头的低阻抗，它的负载效应会比较明显。因此，此类探头仅适用于与低输出阻抗（几十至100欧姆）的电路测试。对于更高输出阻抗的电路，我们可以选择使用高阻有源探头的方案，将在后续详述。 图8R&SRT-ZZ808.0GHz无源传输线探头 ??????
关于高压测试中电压“测不准”问题的讨论 汪进进美国力科公司深圳代表处在拜访电源客户时，我们常常遇到这样一个现象：测试高压时不同品牌 的示波器测试的结果差别很大。有一次对比测试中我们发现测试大约450V 的MOSFET的Vds电压，三台示波器的最大差别有50V左右; 同一品牌不同型号的示波器差别也很大; 同样的示波器不同探头测量结果有时差别也很大。对于电源客户而言，MOSFET的电压应力测试是一项关键指标，决定了电路的调试，电源的使用寿命，MOSFET器件的选型等。客户一提起这个问题，我总说，我理解，我很理解，因为我在做电源工程师时也遇到同样的问题，也为这问题苦恼过。我记得在写测试报告时要标明是用什么型号的示波器和什么序列号的探头测试出来的结果。但我想很多电源工程师并不理解这个问题的理论根源，常常追问我，到底哪个结果可信？甚至有些很较真的工程师用标准的AC Source来作为信号源来“计量”哪一台示波器是准确的，但往往是很失望，没有一台示波器的结果能“相信”，有的有效值“测不准”，有的幅值“测不准”，有的峰峰值“测不准”，因为有效值和幅值之间存在2倍根号2的关系，没有示波器测试出来的结果符合这个关系式，甚至有的客户和我争论一定是峰峰值满足2倍根号2关系才对，幅值是不对的。因此，我早觉得是有写一点东西来解释这个问题的必要了。 高压“测不准”的原因其实很简单，还是我常强调的四个因素：第一是示波器的量化误差问题，第二是示波器的幅频特性曲线的平坦度问题;第三是环境噪声的干扰问题，第四是探头的共模抑制比和快恢复特性问题。 1,量化误差的概念 (在之前的多篇文章中我们都谈到了量化误差对示波器测量的影响。为保持单独这篇文章的完整性，我们还是重复一下这相关的解释。) 我们都知道，示波器的A/D只有8位，也就是说对于任何一个电压值都只有256个0和1来重组，如果包括+/-符号位,示波器的数字量程是-128—+127。图一很清楚地显示了这种数字化采样的原理，示波器的屏幕最顶部代表的是+127,中间代表的是0，最底部代表的是-128。这种原理就产生了使用示波器的第一原则：最小化量化误差。这个原则告诉了我们使用示波器的一个常识，为获得最接近于真实值的电压值，应使垂直分辨率尽可能地小，使显示的波形尽量占满示波器的屏幕。 图二分别表示在1V/div和200mv/div的时候测试相同的信号的效果。 在1V/div的时候，示波器的最小量化误差是（1V*8）/256=31.25mv,这意味着小于31.25mV的信号是无法准确测量出来的。而对于高压测量，假设量程是100V/div,示波器的量化误差是800V/256=3.125V，这意味着小于 3.125V的信号是无法准确测量出来的。
示波器基本知识大普及 数字示波器基本原理 示波器主要有五大功能：即对信号进行捕获,观察,测量，分析和存档。被测信号经过探头和前端放大器以及归一化后转换成 ADC 可以接受的电压范围，采样保持电路按固定的采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC 将这些电平转化为数字的采样点，这些数字的采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析。 带宽 如无特别说明，通常谈到的带宽是指模拟带宽，除此之外还有数字带宽、系统带宽、触发带宽等。模拟带宽就是示波器前端放大器幅频特性曲线的截止频率点。示波器带宽的限制对信号的捕获影响如下：1,延长被测信号上升时间；2,减少了被测信号的频率分量；3,使被测信号相位失真。目前实时示波器的最高带宽达到了 45GHz，是由力科公司提供的。 如何选择带宽 选择带宽主要考虑被测信号的类型和我们期望的测量准确度，关键是上升时间和幅度测量的准确度。对时钟和快沿信号而言，可以从上 升时间角度来选择，建议示波器的上升时间小于被测信号上升时间的 1/3；对于串行信号来说，当示波器带宽是波特率的 1.8 倍时可以覆盖信号 能量的 99%，当然，这是基于一个前提，被测信号的上升时间要大于 20%的 UI。 示波器的上升时间=0.35/带宽，0.35 是基于高斯响应曲线推导出来的理想值。实际值可能在 0.35-0.45 之间，具体大小可以查看产品的Datasheet 确认。 采样率/存储深度/可分析的存储深度 深度采样率表示示波器每秒钟等时间间隔采样多少个点。存储深度表示示波器当前保存的采样点的个数。把经过 A/D 转换的八位二进制波形信息存储到示波器的高速 CMOS 存储器中就是示波器的存储，这个存储器的容量就是存储深度。存储深度=采样率 X 采样时间，这个关系式非常重要。可分析的存储深度表示示波器有能力分析采样下来的波形的最多的点数。目前世界上最高采样率（120GS/s）和最高可分析存储深度 （768Mpts）是由力科公司提供的。 插值 示波器通常有两种插值方法，一种是线性插值，即将采样的点和点直接相连，另外一种是 sin(x)/x 插值，假设信号是按正弦规律变化,在两个点之间补充若干个点再连成线。对于正弦信号，采用 sin(x)/x 插值可以弥补采样率的不足。对于方波信号，采样率不足情况下采用 sin(x)/x 插值会带来波形的过冲和下冲等假象。 触发 触发的首要目的是隔离感兴趣的事件，引申的目的是稳定同步显示波形。触发是数字示波器区别于模拟示波器最大的特点之一。触发设置时要“眼观五路”: 触发源，触发点，触发电平，触发方式，触发模式。力科示波器具有独特的四级硬件触发，组合触发方式达到 2500 种以上。 触发模式 示波器有 Auto，Normal，Single 等触发模式。 Auto 表示示波器按固定的时间间隔强制触发，不管触发条件是否满足。 Normal 表示示波 器满足触发条件才触发，不满足触发条件则不触发。 Single 表示满足条件就触发一次,进入 Stop 状态。测试时通常用上升沿触发和 Auto 模式，使波形在触发点相对于上升沿是稳定的,再使用其它特别的触发方式和 Normal 模式来定位异常信号。 AIM AIM 是 All In one time Measurement 的缩写,表示同时测量屏幕上捕获到的所有波形的参数。这是力科示波器区别于其它示波器的重要特征。其它示波器仅仅测量屏幕上捕获到的波形中的一个脉冲的参数。譬如屏幕上捕获到的是 1 千万个脉冲，力科示波器可以同时测量出这 1 千万个脉冲的上升时间,下降时间，周期,频率等参数,而其它示波器只能测量出这 1 千万个脉冲中的一个脉冲的参数。 WaveScan WaveScan 被称为示波器的中 google，能够实时地对采集到的波形进行测量分析，搜索出感兴趣的信号，可对搜索到的信号进行列表显示、高亮标识和放大观察，可以静态的“查找”，也可以动态的“扫描”。动态扫描时，当查找到感兴趣的信号时，示波器可以产生“停止捕获， 发出告警声，自动保存波形，打印屏幕，产生报告”等各种动作，从而实现“无人值守”的排查异常信号的作用。 TriggerScan TriggerScan 是一种新的智能硬件扫描功能，是力科第四代示波器的独特创新。该功能通过“触发训练器”对采集到的正常波形进行学习, 产生一系列的触发组合，示波器件自动地按这些触发方式轮流触发信号，从而快速定位到异常罕见的信号。 顺序模式 顺序模式就是将示波器的采集存储器分成若干等份，每一等份中只放入当前触发到的波形，触发一次，保存一次。在顺序模式下，示波器 的波形捕获率可达到 150 万次/秒。力科的顺序模式功能有独特的“时间标签”功能，可查看每次捕获到的波形的时刻以及时相邻两次出现的 时间间隔。 直方图和参数追踪图 参数直方图描绘了参数在一定范围内出现的概率。其横轴表示参数的大小,纵轴表示参数出现的概率。参数直方图可显示和分析信号关键特 征的稳定性和抖动。参数追踪图反应了参数值随时间的变化轨迹。通过对某一测量参数（如 TIE、周期、幅度等测量参数）的变化情况的实时 追踪来分析该参数的变化趋势，继而分析引起参数变化的原因，为电路调试提供指导。