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2011 年 5 月(Simplified Chinese)© 2011 Fluke Corporation. 版权所有。
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力科示波器力科示波器基础知识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。
2002年Intel将U SB2.0端口整合到计算机南桥芯片ICH4上的举动，推动了USB2.0的普及。
USB2.0版本支持三种速率：高速480Mbps、全速12Mbps以及低速1.5Mbps。
随着电子行业的快速发展，480Mbps对于蓝光DVD、高清视频、TB级别大容量硬盘的数据传输而言已经稍显不足，于是在2008年11月，HP、Intel、微软、NEC、ST-NXP、TI等公司联合起来正式发布了USB3.0的V1.0规范。
USB3.0又称为SuperSpeed USB，比特率高达5Gbps，如图1所示，使用USB2.0拷贝25GB的文件需要14分钟，3.0却只需70秒左右，而25GB恰好是单面单层蓝光光盘的容量。
USB3.0预计将在2011年逐步在计算机和消费电子产品中亮相，因此目前就USB 3.0的测试问题展开讨论十分必要。
本文在介绍USB 3.0测试难点以及力科解决方案的同时，也将就USB3.0的物理层测试内容进行重点讨论。
图1：USB2.0与USB3.0的速度对比USB3.0 的测试难点目前在USB3.0的物理层测试中主要存在以下难点：1. 发送端(TX)的全部测试需要不同的兼容性测试码型(全部测试需要CP0/CP1/CP7/CP8)，而对于USB3.0的板级开发工程师来说，去配置PUT发送出不同的测试码型比较困难；2. 接收端(RX)的测试需要让待测试产品(PUT)进入环回(Loopback)模式，而板级开发工程师很难让PUT的芯片进入环回模式来测试其误码和抖动容限；3. TX和RX都是兼容性测试的必测项目，但是目前的测试方案需要多台仪器，TX和RX的测试结果分别出现在两台仪器上，生成两个独立的测试报告，测试的配置和操作过程非常复杂，完成全部项目测量需要很长时间。
解决上述难点，可以考虑采用力科最新的USB3.0物理层测试方案。
图8、9即为力科USB3.0的解决方案示意图，测试仪器和附件由带宽13GHz以上的示波器、PeRT3、RF Switch、USB3.0测试夹具等组成。
示波器的自动测量功能及设置示波器是电子工程师日常工作中使用频率较高的一种仪器。
除了基本的波形显示功能外，示波器还具备许多实用的自动测量功能，能够方便、快捷地获取信号的各种参数信息。
本文将介绍示波器的常见自动测量功能及设置方法，并对其应用场景进行分析。
1. 峰-峰值测量峰-峰值是指信号波形中正半周最大值与负半周最小值之间的差值。
示波器能够自动测量出信号的峰-峰值，并将结果显示出来。
在示波器上进行峰-峰值测量的方法为：打开示波器，将测量控制模式调整到"Vpp"或"Pk-Pk"，示波器即可自动计算出峰-峰值。
通过峰-峰值的测量，可以了解到信号的极值情况，进而进行后续的电路分析与设计。
2. 平均值测量平均值测量是指对信号的多个采样值进行求平均得到的结果。
示波器可以自动进行平均值的测量并将结果显示出来。
在示波器上进行平均值测量的方法为：打开示波器，将测量控制模式调整到"Avg"，示波器会自动对信号进行采样并计算平均值。
平均值测量对于信号的稳定性和周期性分析非常有帮助。
3. 频率测量频率是指信号波形的周期性重复次数，可以表示为每秒钟的周期个数。
示波器能够自动测量出信号的频率，并将结果显示出来。
在示波器上进行频率测量的方法为：打开示波器，将测量控制模式调整到"Freq"，示波器会自动对信号进行周期性分析并计算频率值。
频率测量对于信号的周期性分析、信号源的稳定性评估非常重要。
4. 占空比测量占空比是指周期性信号中高电平时间占整个周期时间的比例。
示波器可以自动测量出信号的占空比，并将结果显示出来。
在示波器上进行占空比测量的方法为：打开示波器，将测量控制模式调整到"Duty"，示波器会自动对信号进行占空比分析并计算占空比值。
占空比测量对于脉冲信号的分析、开关电源控制等方面具有重要意义。
5. 上升时间和下降时间测量上升时间和下降时间是指信号波形从低电平到高电平和从高电平到低电平的时间间隔。
示波器使用及调试方法1、示波器介绍：示波器能观察被电路的电压、电流的波形，测定电压、频率、调幅指数、相位差等各电参量，把人们无法直接看到的电信号的变化规律，转换成可以直接观察的波形，曲线，显示在示波器的屏幕上，供分析研究.2.、本厂主要使用的示波器型号是PROTEK 6502A 模拟示波器及泰克的TDS210数位示波器，其中PROTEK 6502A 型模拟示波器主要用于电波机芯调试天线用，泰克 TDS210型数字示波器主要用于测试电波机芯秒偏用，2.1、PROTEK 6502A 模拟示波器操作面板图如下图所示2.1.1、PROTEK 6502A 模拟类示波器常用开关及用途：2.1.1.1、电源开关1；通常按下按键后将电源打开，同时电源指示灯发亮，示波器进入可使用状态。
2.1.1.2、亮度调节旋钮2；通常顺时针旋转，显示屏4的亮度增亮，但在开电之前，需反时针转到底。
2.1.1.3、聚焦调节旋钮3；主要将光线调得更加清晰。
2.1.1.4、垂直位移调节旋钮5和15；分别调整两通道的轨迹线在屏幕上下移动。
2.1.1.5、两通道轨迹线的每格电压幅度值的转换开关6和9，用来改变每格表示的电压值，也就是改变所要观察的波形的高度。
2.1.1.6、信号输入连接器7和10，分别输入信道1和信道2的信号。
2.1.1.7、两通道轨迹线的每格扫描时间转换开关8，用来改变扫描时间系数，也就是改变所要观察的波形的宽度。
2.1.1.8、触发源选择开关11，其中INT 为内触发方式，LINE 为电源触发，EXT 为外触发，通常情况下我们选择内触发方式。
2.1.1.9、触发方式选择开关12。
2.1.1.10、水平位置调节旋钮13，用来调节扫描线在屏蔽左右方向移动。
2.1.1.11、XY 工作方式键14，按下为开，弹起为关。
2.1.1.12、扫描微调旋钮16。
2.1.1.13、输入信号与垂直轴放大器的组合系统选择开关17和182.1.1.14、光标转动调节器19，用来校正受地磁场影响的光迹线与屏幕栅格线的平行度。
力科示波器基础应用系列之五——
力科示波器实现多参数自动化测量解决方案
美国力科公司北京代表处马亦飞
示波器作为电子工程师的日常调试工具，它的功能包括了电信号的捕获，显示，测量，分析和归档等，当示波器由“模拟”时代跨入“数字”时代之后，示波器的测量功能发生了革命性的变化，“模拟”示波器上工程师只能简单地用游标卡一下幅值和时间，在如今的“数字”示波器上工程师们已经可以用几百种测量参数全方位地洞察信号的全貌，令波形的特点丝毫毕现，一览无余！
得益于LeCroy最先进的XStream-II架构，力科示波器在测量功能上的表现也令人印象深刻。
毫不夸张得说，力科示波器是目前测量项目最多，同时显示的参数最多，和唯一实现真正统计功能（AIM-All in One-time Measurement）的示波器。
譬如：力科WavePro 7Zi-A 和WaveMaster 8Zi-A系列示波器可以同时测量12个参数,甚至可以给出每个参数的小直方图来帮您快速查看参数的稳定性，相比同等的其它品牌示波器最多只能同时测量8 个参数。
如下图所示：
力科示波器和竞争对手的同等示波器相比有最多的测量参数个数，总计达160 种以上测量参数。
譬如SDA760Zi 标配的测量参数达到128 个，而同等的T公司的DSA70804只有93 个，A公司的DSA90604只有59 个。
如果您想要深入了解力科示波器的测量功能，请参看《示波器基础系列之十—关于力科示波器测量功能的特点》。
虽然同时测量12种参数意味着4通道示波器上工程师可以同时观察每个通道上3种自动测量参数，但是随着工程师对产品测试不断严苛的需求，12种参数还是有些捉襟见肘。
如果需要在4通道示波器上同时观察每个通道信号的周期,宽度，上升时间,Pk-Pk……意味着我们至少需要16种参数同时显示，或是更多！以下我们讨论针对测量参数超过12种时,如何同时显示的解决方案。
解决方案一：通过ActiveDSO功能扩展示波器的测量参数
ActiveDSO由微软ActiveX TM控件衍生而来，使用ActiveDSO可以用一系列支持ActiveX标准的Windows应用程序，如Microsoft Office、Internet Explorer、Visual Basic、Visual C++、Visual Java，和Matlab(v5.3) …… , 与力科示波器进行远程控制和数据交换。
ActiveDSO 组件的下载地址是/tm/library/software/。
安装完成后程序提供了编程使用的帮助文档和Examples。
以其中使用MicroSoft Excel的例程为例，如下图：
其中红色标示的部分是通过远程控制命令读取的示波器测量参数，这里读取了两项：Amplify 和RiseTime。
后台的程序是使用Visual Basic Application编写的，如下图所示：
其中用于参数读取的命令行是：
' Read the amplitude parameter measurement, store in cell L3
Call o.WriteString("c1:pava? ampl", 1)
Worksheets("Sheet1").Cells(3, 12).V alue = o.ReadString(500)
' Read the rise time parameter measurement, store in cell L4
Call o.WriteString("c1:pava? rise", 1)
Worksheets("Sheet1").Cells(4, 12).V alue = o.ReadString(500)
这里使用的两条远程控制命令c1:pava? Ampl和c1:pava? Rise 可以通过查询《Remote Control Manual》找到。
以工程师的智慧以此类推，如果把这两条语句复制16遍，我们得到的就是同时显示的16个测量参数。
如下图所示：
当然，如果觉得以上解决方案不太专业，毕竟Excel的优势不是用来做Remote Control，它的UI也不是那么的人性化，追求完美的工程师需要的可能是一款专业定制的应用程序，而非拼凑出来的几个孤零零的参数，那么，下面的解决方案会更适合您！
解决方案二：通过LabVIEW驱动接口扩展示波器的测量参数
LabVIEW对于大多数测试工程师并不陌生，作为一款测试测量应用软件开发环境，LabVIEW以专业的界面和快速的开发速度取胜。
LeCroy专为XStream的示波器用户在LabVIEW下开发了驱动接口程序，可以在NI网站上下载到最新的力科示波器驱动程序：/downloads/idnet/zhs/。
驱动程序的安装和详细使用方法请参看《Getting Started with LeCroy Wave Series LabVIEW Driver》。
如果是开发16组参数的测试软件，如下图所示，可以直接使用以太网控制示波器，只需要在VISA资源名中填入IP地址作为资源名。
每项参数中分别显示当前值、最大值、最小值、参数名称和通道名称。
基本的编程方法与在VBA中的程序流程并没有本质的区别，仍然是使用《Remote Control Manual》中提供的控制命令向示波器写入字符串获取测量参数。
如下程序框图所示：。
