选择示波器等测试仪器的几个重要指标

示波器在自动化测试中的应用
示波器在自动化测试中有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
1. 信号监测和分析：示波器可以用于监测和分析各种电子信号，如电压、电流、频率、相位等。

在自动化测试中，可以使用示波器来检测被测设备的输出信号是否符合预期，以及分析信号的特征和异常情况。

2. 故障诊断：当被测设备出现故障时，示波器可以帮助定位故障点。

通过观察信号波形，可以判断是否存在信号丢失、失真、噪声等问题，并确定故障的具体位置。

3. 性能测试：示波器可以用于测量被测设备的性能指标，如带宽、上升时间、下降时间等。

这些指标对于评估设备的性能和可靠性非常重要。

4. 调试和优化：在自动化测试的开发过程中，示波器可以帮助开发者调试和优化测试系统。

通过观察信号波形，可以检查测试系统的正确性，并进行必要的调整和改进。

5. 自动化测试系统集成：示波器可以与其他自动化测试设备和软件集成，形成完整的自动化测试系统。

通过与测试仪器、数据采集
卡等设备的连接，可以实现自动化的数据采集、分析和报告生成。

电子测量仪器主要技术指标的剖析刘苏英【摘要】根据多年电子测量技术课程的教学工作经验,通过对在校生和毕业生的了解,以及对我国电子测量仪器现状的调查,发现技术指标对选择使用和销售购买电子测量仪器至关重要,正确选择测量方案和一定指标的测量仪器能够大大提高测量准确度.基于此,从电压、频率和数字三个方面深入剖析了17个电子测量仪器的常用技术指标.【期刊名称】《喀什大学学报》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】4页(P32-35)【关键词】电子测量仪器;技术指标;电压;频率【作者】刘苏英【作者单位】[1]安徽机电职业技术学院电气工程系,安徽芜湖241000;【正文语种】中文【中图分类】TM9300 引言科学技术的发展促进了人类社会的进步，而正是测量奠定了科学技术发展的基石.它不但能够使人们得到真知，而且能够使人们发现未知.科学技术的发展促进了测量的发展，测量的发展促进了测量仪器的发展，而测量仪器的发展主要是技术指标的提高.近10年来，经过市场和技术的推动，我国电子测量仪器技术指标已经有了长足的进步，并在一些方面已接近并超过国际先进水平.目前，电子测量仪器正朝着高兼容性、高稳定性、高精确性、高便捷性的方向发展，使用也不像过去那么复杂.但要选择好、使用好，并得到精准的测量数据，除了要对测量对象有准确的了解外，还要了解其相关技术指标.本文从三个方面剖析电子测量仪器常用技术指标.1 电压相关1.1 电平特性包括输出电平及其平坦度，常作为信号发生器的技术指标.输出电平范围是指仪器输出信号幅度的有效范围.信号发生器的输出电平常用峰值表示，一般输出各种波形的最大峰峰值相同，使用时注意输出各种波形的最大有效值是不同的.输出电平平坦度是指在有效频率范围内，输出电平随频率变化的程度，选用和使用信号发生器时也尽量使用平坦度小的频段.1.2 输入阻抗和输出阻抗输入阻抗是后级电路或仪器对前级电路或仪器所呈现出来的阻抗.输入阻抗非常高，意味着从被测电路流入后级电路或仪器的电流非常小，即测量不影响电路正常工作. 信号源、放大器和电源都会向负载提供电压，但负载时输出电压总比空载时输出电压小，原因就是信号源、放大器和电源都存在输出阻抗，输出阻抗降低了一定的电压.输出阻抗越小，驱动负载的能力就越强.选用仪器或电路时要选用输入阻抗大、输出阻抗小的仪器或电路，但对负载功率有比较高的要求时，比如高频电路和仪器，一定要保证阻抗匹配，现在很多仪器输出阻抗可以直接在系统设置里调节，所以能非常方便的匹配.1.3 动态范围动态范围指能按要求精度测量、分析输入端同时出现的两个信号的最大功率比，用dB表示，上限受非线性失真的限制.能够表示频谱分析仪显示大信号和小信号频谱的能力.1.4 最大输入电压最大输入电压指仪器所能输入的最大信号幅度.为了确保安全使用测试仪器，很多测试设备都会标称CAT级别指标，IEC60664按照不同场合建立了由CATⅠ～Ⅳ的安全等级标准，也称为过电压范畴，定义如下：CATⅠ即通过变压器或类似设备连接到墙上插座的二次电气回路；CATⅡ即通过电源线连接到室内插座的用电设备的一次电气线路；CATⅢ即直接连接到配电盘的大型设备的一次回路及配电盘与插座之间的电力线路；CATⅣ即任何室外供电线路或设备.表1 过压分类Tab.1 Overvoltage classification过压分类工作电压（对地直流或交流有效值）峰值瞬间高压（重复20次）测试电阻（Ω=ΩV/A）一类 600V 2500V 30Ω源一类1000V 4000V 30Ω源二类600V 4000V 12Ω源二类 1000V 6000V 12Ω源三类600V 6000V 2Ω源三类1000V 8000V 2Ω源四类 600V 8000V 2Ω源衡量测试仪器或探头附件保护电路的关键除了最大输入电压这一指标，还包括抵御瞬间高压的能力.这一指标如若不高，则危害更大，因为当瞬间高压加在高能电路上时，能够导致比正常值大很多倍的电流.IEC1010关于耐压指标规定了三个准则：稳定状态电压、峰值瞬间高压和源电阻.它们组合在一起就可以确定一台仪器真正的耐压能力.过压分类如表1所示，由表1可知：（1）在同一过压分类下，工作电压越高，所能承受的峰值瞬间高压越高.（2）在不同过压分类下，因源电阻不同而有明显区别，例如二类的源电阻为12 Ω，三类是2 Ω，如果电压相同，那么三类仪器中的电流是二类的6倍，能量是二类的36倍.很明显满足三类600 V过压标准的仪器比二类1000 V的过压保护能力更强.1.5 灵敏度灵敏度指仪器测量小信号的能力，定义为显示幅度为满刻度时所能测量的最小电平值.受仪器中存在的噪声、杂波、失真以及杂散响应的限制，并与测量速度有关，速度越高，灵敏度越低.在测量小信号、判断电桥平衡及电路和仪器调零时一定要选择灵敏度高的仪器.1.6 分辨率分辨率指仪表所能显示被测电压最小变化值的能力.也即是显示器最末位读数跳一个单位所需要的最小电压变化值.在不同的量程上分辨率不同，最小的量程上分辨率最高.通常把一台仪器的最高分辨率作为这台仪器的分辨率指标.例如：3位半的DVM，在 200 mV量程上，可以测量的最大输入电压为199.9 mV，其分辨率为0.1 mV.1.7 1dB压缩点对于放大器，输入信号太大，会导致输出信号一部分截止失真，一部分饱和失真，所以输入电平过高会引起信号增益下降，在动态范围内，下降1 dB时的点，叫1 dB压缩点.它可以表示仪器的过载能力.2 频率相关2.1 频率范围频率范围指仪器各项指标均能得到保证时的最大频率区间.测量时，如果被测信号频率超出仪器频率范围，测得结果将不准确，甚至是错误的.2.2 频率准确度频率准确度指输出信号频率的实际值f与标称值f0的相对误差，其表达式为α=Δf/f0.2.3 频率稳定度频率稳定度指一定时间内仪器输出频率准确度的变化，它表示了信号源维持某一恒定频率的能力.分为短期频率稳定度（fmax-fmin）/f0和长期频率稳定度.2.4 非线性失真度信号发生器输出单一频率的正弦信号时，由于非线性失真、噪声等原因，往往输出信号中含有其他谐波成分，即信号的频谱不纯，用表示，式中：U1为信号基波有效值，U2～Un为各谐波有效值.2.5 频率分辨率、分辨率带宽频率分辨率是指频谱分析仪分辨相邻的两个频谱分量的能力，其受仪器中窄带滤波器的带宽限制；分辨率带宽是指窄带滤波器幅频特性的3 dB带宽，其高低反映出频谱仪的档次高低，高档的频谱仪分辨率带宽可做到1 Hz～5 MHz.其它相关的指标还有频率选择性（滤波器60 dB带宽与3 dB带宽之比），在使用频谱仪时，频率选择性越小，分辨不等幅信号的能力就越强；一般仪器的频率选择性是固定的，而分辨率带宽是可调的，所以可以通过减小分辨率带宽，减小平均显示噪声电平，达到更好的测量微弱信号的效果.2.6 扫宽、扫描时间扫宽、扫描时间通常作为频谱分析仪的技术指标.扫宽通常是指频谱分析仪在一次扫描分析过程中所显示的频率范围，修改扫宽将自动修改起始频率和终止频率，扫宽最大时，为全扫宽模式；最小为零扫宽模式，此时测量的是输入信号对应频率点处的时域特性.扫宽和分辨率带宽改变将引起扫描时间的变化.扫描时间是指在扫宽范围内完成一次扫描的时间.扫描时间小，测量速度高，但要保证设置的扫描时间大于自动耦合时的最短扫描时间，否则可能导致测量错误. 2.7 带宽与上升时间电路具有幅频特性，一般随频率升高或下降信号会有衰减，定义信号幅度下降到3 dB时的频率点为上升频率和下降频率，两者之差为带宽，使用时必须对高频和低频带宽都加以考虑.在电子测量中，示波器带宽不足会对测试信号产生两个方面的影响：（1）高频信号幅度下降；（2）信号高频成分消失，测得上升时间变慢.所以使用示波器，正确选择带宽很重要，一般分两种情况：（1）重点考虑谐波.以方波为例，方波是由基波和无数奇次谐波叠加而成的，谐波越多，越接近方波，普遍认为方波包含到9次谐波.即对于100 MHz的方波，带宽要在900 MHz以上才能进行测量，如图1所示.常见的三角波包含到3次谐波，不同占空比的脉冲包含的谐波数也不同，所以以谐波情况来选择示波器带宽首先要了解该波形的重要谐波数.（2）重点考虑上升时间.在1 GHz范围内，T上升＝0.35/BW，测量所得上升时间波形上升时间越小，所含谐波越多.信号上升时间与仪表上升时间之比，会影响到测量精度，反之，根据对测量精度的要求，可以得知信号上升时间与仪表上升时间的比例要求，从而达到选择带宽的目的.图1 基波与谐波叠加方波Fig.1 Square wave is made up of fundamental wave and harmonic waves3 数字相关3.1 采样率采样是将时间上、幅值上都连续的模拟信号，在采样脉冲的作用下，转换成时间上离散、幅值上仍连续的离散模拟信号.离散的采样点之间的间隔就是采样周期，采样周期的倒数就是采样率.以示波器为例，简要说明采样过程及采样率不足所产生的影响.采样过程：输入电压信号→前端放大器→采样/保持电路→A/D转换器→存储器→微处理器→显示屏.实际测量中，如果示波器带宽确定，采样率的选择还与采样模式是实时采样还是等效采样有关.实时采样非常直观，采样率超过模拟带宽4～5倍或更高，使用固定采样率采样.主要用来捕获单次信号或非重复性信号，一次触发后，连续采样（如图2所示）. 等效采样如图3所示，对周期性波形中不同周期中不同点采样，把采样点拼接起来重建波形，需要多次稳定触发才能得到足够多的采样点.图2 实时采样Fig.2 Real time sampling图3 等效采样Fig.3 Equivalent sampling示波器采样率不足将会对波形带来两个方面的影响，在实际使用示波器测量中，如果采样率不足，将会使波形失真，即波形细节缺失；还会使波形混淆，即重建波形频率将小于实际信号频率.3.2 波形捕获率波形捕获率是指1秒内仪器捕获波形的次数，即对波形的更新速率.示波器从采集信号到屏幕上显示出信号波形的过程，由若干个捕获周期组成.一个捕获周期包括采样时间和死区时间，模拟信号通过ADC采样量变化为数字信号同时存储的时间称为采样时间；对存储的数据进行测量运算显示等处理的时间称为死区时间，死区时间内不进行波形采集.捕获周期的倒数就是波形刷新率也称为波形捕获率，快的波形捕获率意味着死区时间短，便于观察在一个信号中偶然出现的干扰.3.3 存储深度存储深度指存储波形样本或数据的数量.采样点由触发点前后的预采样与延迟采样两部分组成.存储深度等于波形存储时间与采样率的乘积.图4 存储深度与采样率之间的关系Fig.4 The relation between the storage depth and the sampling rate采集的样点在存储器中循环存放，采用先进先出原则.一个示波器所能采集信号的时间和能用的最大采样速率都由存储深度决定.图4中的3条线代表3种存储深度，它们的最高采样速率都是5 GSa/s.图中横坐标表示时基，纵坐标代表采样速率.在时基很小时，都可以实现最高采样速率；随着时基的增大，每次采集波形的时间会增长，采集的点数也就增多，当采集点数大于示波器的存储深度时，为了让信号可以继续采集和存储，示波器就要降低自己的采样率，也就是发生了欠采样.存储深度越深，越可以长时间内保持最高采样速率.仪器具有很高的存储深度在实际测试中意义重大.如：电源软启动过程的测量、电源纹波和噪声的测量、FFT分析、发现随机或罕见错误、统计分析、抖动追踪分析、眼图等实际应用都需要长存储.4 结语电子测量仪器的技术指标很多，而且随着电子测量仪器的发展，还会增加新的技术指标.深入了解和剖析常用电子测量仪器技术指标不但对测量准确度起着至关重要的作用，而且了解电子测量仪器技术指标也是销售、购买电子测量仪器所必须考虑的重要因素之一.参考文献：【相关文献】[1]刘苏英，侯秀丽.电子测量技术[M].合肥：中国科学技术大学出版社.2014，54-55，165，102-103.[2]李军.示波器的采样率和存储深度[J].今日电子，2009，（8）：88-91.[3]蒋焕文，孙续.电子测量[M].北京：中国计量出版社，1988：163-164.[4]康华光.电子技术基础（数字部分）[M].北京：高等教育出版，2000：414-415.[5]汤德荣，刘苏英.电工电子技术实验与实训教程[M].合肥：中国科学技术大学出版社,2014:94-100.[6]高晋占.微弱信号检测[M].北京：清华大学出版社，2011:171-195.。

示波器参数一、示波器的概述示波器是一种测量电信号波形的仪器，可以将电信号转换成图像显示出来，以便分析和判断电路的性能。

示波器主要由输入部分、信号处理部分和显示部分组成。

二、示波器参数1. 带宽：示波器的带宽是指其能够测量的最高频率。

带宽越高，表示示波器可以测量更高频率的信号。

2. 采样率：示波器采样率是指每秒钟采集到的样本数。

采样率越高，表示示波器可以更准确地捕捉到信号变化。

3. 垂直灵敏度：垂直灵敏度是指示波器能够检测到的最小电压值。

垂直灵敏度越高，表示示波器可以检测到更小的信号变化。

4. 水平扫描速率：水平扫描速率是指示波器屏幕上每秒钟扫描多少个点。

水平扫描速率越快，表示示波器可以更快地显示出信号变化。

5. 记录长度：记录长度是指示波器能够存储多少个采样点。

记录长度越长，表示示波器可以存储更多的信号数据。

6. 触发功能：触发功能是指示波器可以根据特定的条件来触发信号的显示，以便更好地分析信号的特性。

三、示波器类型1. 模拟示波器：模拟示波器是最早出现的一种示波器，它使用模拟电路将输入信号转换成图像显示出来。

模拟示波器具有灵敏度高、响应快等优点，但由于其本身存在噪声和漂移等问题，因此在测量精度方面存在一定局限性。

2. 数字示波器：数字示波器是利用数字信号处理技术将输入信号转换成数字化数据，并通过计算机进行处理和显示的一种示波器。

数字示波器具有精度高、稳定性好等优点，但由于其采样率和带宽受到限制，因此在测量高频率信号时可能存在误差。

3. 存储式示波器：存储式示波器是一种结合了模拟和数字技术的新型示波器。

它可以将输入信号进行数码化处理，并将其存储在内存中，在需要时再进行显示和分析。

存储式示波器具有灵敏度高、带宽宽等优点，同时还可以存储大量的数据，方便后续分析。

四、示波器应用1. 电子工程：示波器是电子工程中常用的测试仪器，可以用于测量各种电路的性能和信号特性。

2. 通信工程：示波器可以用于测量通信系统中的各种信号，以便分析和调试通信系统。

如何选择示波器简介对于很多工程师来讲，从市场中上百款不同价格和规格的各种型号的示波器中，选择一台新示波器是一件很挠首的事情。

本文就旨在指引你拨开迷雾，希望能帮助你避免付出昂贵的代价。

重中之重选择示波器的第一步不是要看那些示波器的广告和规格，而是要你花一些时间认真地考虑一下你打算用来干嘛和用在什么场合。

l示波器你要用在什么地方（工作台、客户端还是在汽车罩下）？l一次性需要同时测试几个信号？l你要测试的信号的最大和最小幅值？l你要测试的信号的最高频率是多少？l你要测试的信号是重复还是单次激发信号？l除了要时域显示外，你是否还需要频域显示（频谱分析）？根据以上的几个问题，你就可以开始思考一下什么样的示波器才是符合你要求的最佳选择。

模拟vs数字本文的重点是放在数字存储示波器（DSOs），它们代表了现在在市场上可以购买到的大部分的示波器。

在介绍如何选择一台数字示波器之前，我们很有必要先了解一下模拟示波器。

我相信大部分的电子工程师都曾经用过模拟示波器，并且对它的结构和操作都很熟悉，但事实上，现在很多的人都会选择购买数字示波器来取代模拟示波器。

尽管现在仍然还有一些工程师钟爱于模拟示波器，但是已经很少了，有一些是因为模拟示波器的部分特性是DSO 无法超越的。

如果你仍然对模拟示波器不舍，你会发现你的选择将会很有限，现在只有很少的厂家还在做模拟示波器，几款目前还在卖的型号都是基于一些很老的技术，而且性能也很有限。

买一台二手的模拟示波器最初看起来可能是一个很经济实惠的选择。

但是购买之前，先检查一下备件是否可用，否则昂贵的维修费用将会使你的购买成为假节约。

关于模拟vs数字示波器的争论，现增加了其他一些准则来衡量，DSOs：l体积小，方便携带；l有很大的带宽；l可单次激发；l彩屏显示；l提供屏显测量；l有简单的用户接口；l提供存储和打印功能现在的数字存储示波器一般都是与PC连接的，可以完全集成在自动测试仪器（A TE）系统中。

一、数字示波器的主要性能指标在选择数字示波器时,我们主要考虑其是否能够真实地显示被测信号,即显示信号与被测信号的一致性; 数字示波器的性能很大程度上影响到其实现信号完整性的能力,下面根据其主要性能指标进行详细分析;示波器最主要的技术指标是带宽、采样率和存储深度1、带宽如图1所示,数字示波器带宽指输入不同频率的等幅正弦波信号,当输出波形的幅度随频率变化下降到实际幅度的％时的频率值即f-3dB;带宽决定了数字示波器对信号的基本测量能力;随着信号频率的增加,数字示波器对信号的准确显示能力下降;实际测试中我们会发现,当被测信号的频率与数字示波器带宽相近时,数字示波器将无法分辨信号的高频变化,显示信号出现失真;例如：频率为100MHz、电压幅度为1V的信号用带宽为100MHz的数字示波器测试,其显示的电压只有左右;图2为同一阶跃信号用带宽分别为4GHz、和300MHz 的数字示波器测量所得的结果;从图中可以看出,数字示波器的带宽越高,信号的上升沿越陡,显示的高频分量成分越多,再现的信号越准确;实际应用中考虑到价格因素数字示波器带宽越高价格越贵,经过实践经验的积累,我们发现只要数字示波器带宽为被测信号最高频率的3-5倍,即可获得±3%到±2%的精度,满足一般的测试需求;示波器所能准确测量的频率范围,大家都遵循测量的五倍法则：示波器所需带宽=被测信号的最高信号频率5,使用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过＋/－2%,对大多的操作来说已经足够;2、采样率,指数字示波器对信号采样的频率,表示为样点数每秒S/s;示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丢失的概率就越小,信号重建时也就越真实;根据奈奎斯特定理,采样速率要大于等于2倍的被测信号频率,才能不失真地还原原始信号;但这个定理的前提是基于无限长的时间和连续的信号,在实际测试中,数字示波器的技术无法满足此条件;根据实践经验的积累,数字示波器为了准确地再现原始信号,采样速率一般为原始信号最高频率的倍;采样率又分为实时采样率跟等效采样率,实时就是指单次采样所能达到的最大. 率是指用多次采样得到的信号共同完成信号的重建,因此1G实时的可以达到很高的率. 但是他只能适用于周期信号. 单次信号只能用实时采样方式来捕获.我们平常所说的采样率是指实时采样率,这是因为实时采样率可以用来实时地捕获非周期异常信号,而等效采样率则只能用于采集周期性的稳定信号;单位GSA/S 为每秒千兆采样,1G=1000M, Sa为sample的缩写;3、存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度;如果需要不间断的捕捉一个脉冲串,则要求示波器有足够的内存以便捕捉整个事件;将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的取样速度,可以计算出所要求的存储深度,也称记录长度;并不是有些国内二流厂商对外宣称的“存储深度是指波形录制时所能录制的波形最长记录“,这样的偷换概念,完全向相反方向引导人们的理解,难怪乎其技术指标高达”1042K“的记录长度;这就是为什么他们不说存储深度是在高速采样下,一次实时采集波形所能存储的波形点数; 把经过A/D数字化后的八位二进制波形信息存储到示波器的高速CMOS内存中,就是示波器的存储,这个过程是“写过程”;内存的容量存储深度是很重要的;对于DSO,其最大存储深度是一定的,但是在实际测试中所使用的存储长度却是可变的;在存储深度一定的情况下,存储速度越快,存储时间就越短,他们之间是一个反比关系;同时采样率跟时基timebase是一个联动的关系,也就是调节时基檔位越小采样率越高;存储速度等效于采样率,存储时间等效于采样时间,采样时间由示波器的显示窗口所代表的时间决定,所以；存储深度＝采样率×采样时间距离 = 速度×时间由于DSO的水平刻度分为12格,每格的所代表的时间长度即为时基 timebase,单位是s/div,所以采样时间＝timebase × 12. 由存储关系式知道：提高示波器的存储深度可以间接提高示波器的采样率,当要测量较长时间的波形时,由于存储深度是固定的,所以只能降低采样率来达到,但这样势必造成波形质量的下降；如果增大存储深度,则可以以更高的采样率来测量,以获取不失真的波形; 下图曲线揭示了采样率、存储深度、采样时间三者的关系及存储深度对示波器实际采样率的影响;比如,当时基选择10us/div文件位时,整个示波器窗口的采样时间是10us/div 12格=120us,在1Mpts的存储深度下,当前的实际采样率为：1M÷120us︽s,如果存储深度只有250K,那当前的实际采样率就只要s了存储深度决定了实际采样率的大小,一句话,存储深度决定了DSO同时分析高频和低频现象的能力,包括低速信号的高频噪声和高速信号的低频调制;明白了存储深度与取样速度密切关系后,我们来浅谈下长存储对于我们平常的测量带来什么的影响呢平常分析一个十分稳定的正弦信号,只需要500点的记录长度；但如果要解析一个复杂的数字元数据流,则需要有上万个点或更多点的存储深度,这是普通存储是做不到的,这时候就需要我们选择长存储模式;可喜的是现在国产示波已经具有这样的选择,比如鼎阳Siglent公司推出的ADS1000CA系列示波器高达2M的存储深度,是目前国产示波器最大的存储深度示波器,打破了只有高端示波器才可能具有大的存储深度的功能;通过选择长存储模式,以便对一些操作中的细节进行优化,同时配备1G实时采样率以及高刷新率,完美再现捕获波形;长存储对平常的测量中,影响最明显的是在表头含有快速变化的数据链和功率测量中;这是由于功率电子的频率相对较低大部分小于1MHz,这对于我们选择示波器带宽来说300MHz的示波器带宽相对于几百KHz的电源开关频率来说已经足够,但很多时候我们却忽略了对采样率和存储深度的选择.比如说在常见的开关电源的测试中,电压开关的频率一般在200KHz或者更快,由于开关信号中经常存在着工频调制,工程师需要捕获工频信号的四分之一周期或者半周期,甚至是多个周期;开关信号的上升时间约为100ns,我们建议为保证精确的重建波形需要在信号的上升沿上有5个以上的采样点,即采样率至少5/100ns=50MS/s,也就是两个采样点之间的时间间隔要小于100/5=20ns,对于至少捕获一个工频周期的要求,意味着我们需要捕获一段20ms长的波形,这样我们可以计算出来示波器每通道所需的存储深度=20ms/20ns=1Mpts 这就是为什么我们需要大的存储深度的原因了如果此时存储深度达不到1 Mpts,只有普通示波器的几K呢那么要么我们无法观测如此长周期信号,要么就是观测如此长周期信号时只能以低采样率进行采样,结果波形重建的时候根本无法详细显示开关频率的波形情况; 长存储模式下,既保证了采样在高速率下对信号进行采样,又能保证记录长时间的信号;如果此时只进行单次捕捉或停止采集,那么在不同时基下扩展波形时由于数据点充分,可以很好观测迭加在信号上面的小毛刺等异常信号,这对于工程师发现问题、调测设备带来极大的便利;而如果是普通存储,为了保持高的采样率,则在长的记录时间内,由于示波器的连续采样,则内存中已经记录了几帧数据,内存中的数据并不是一次采集获得的数据,此时如果停止采集,并对波形旋转时基进行放大显示,则只能达到有限的几个文件位,无法实现全扫描范围的观察; 在DSO中,通过快速傅立叶变换FFT可以得到信号的频谱,进而在频域对一个信号进行分析;如电源谐波的测量需要用FFT来观察频谱,在高速串行数据的测量中也经常用FFT来分析导致系统失效的噪声和干扰;对于FFT运算来说,示波器可用的采集内存的总量将决定可以观察信号成分的最大范围奈奎斯特频率,同时存储深度也决定了频率分辨率△f;如果奈奎斯特频率为500 MHz,分辨率为10 kHz,考虑一下确定观察窗的长度和采集缓冲区的大小;若要获得10kHz 的分辨率,则采集时间至少为： T = 1/△f = 1/10 kHz = 100 ms,对于具有100kB 内存的数字示波器,可以分析的最高频率为：△f × N/2 = 10 kHz × 100kB/2 = 500MHz;对于DSO来说,长存储能产生更好的 FFT结果,既增加了频率分辨率又提高了信号对噪声的比率,一句话,长存储起到一个总览全局又细节呈现的的效果,存储深度决定了DSO同时分析高频和低频现象的能力,包括低速信号的高频噪声和高速信号的低频调制;示波器触发：示波器的同步是指示波器的扫描信号与被观测的信号同步,也就是说它们的频率之间存在着整数倍的关系;为了使扫描信号与被测信号同步,我们可以设定一些条件,将被测信号不断地与这些条件相比较,只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描,从而使得扫描的频率与被测信号相同或存在整数倍的关系,也就是同步;这种技术我们就称为“触发”,而这些条件我们称其为“触发条件“;用作触发条件的形式很多,最常用最基本的就是“边沿触发”,即将被测信号的变化即信号上升或下降的边沿与某一电平相比较,当信号的变化以某种选定的方式达到这一电平时,产生一个触发信号,启动一次扫描;例如在图3 中,我们可以将触发电平选在0V,当被测信号从低到高跨越这个电平时,就产生一次扫描,这样我们就得到了与被测信号同步的扫描信号;其它的触发条件有“脉宽触发”、“斜率触发”、“状态触发”等等,示波器最技术指标除了带宽、采样率和存储深度还有上升时间、频率响应4、上升时间上升时间的定义为脉冲幅度从10％上升到90％的这段时间如图3所示,它反映了数字示波器垂直系统的瞬态特性;数字示波器必须要有足够快的上升时间,才能准确地捕获快速变换的信号细节;数字示波器的上升时间越快,对信号的快速变换的捕获也就越准确;一般数字示波器的上升时间和带宽满足以下公式： tr=kf-3dB其中,tr为上升时间,f-3dB为频带宽度,k为介于之间的常数不同型号的数字示波器取值不同,可以查阅相应的说明书;通过计算,并参考带宽的选取原则,可以得出：只要数字示波器的上升时间小于被测信号的三分之一到五分之一,就能满足一般的测试需求;5、频率响应频率响应为当输入不同频率的等幅正弦波信号时的响应性能,它包含从直流或交流低频几赫兹的正弦信号一直到无法显示幅度的频率为止的全部频率范围内的幅度响应;实际测量中只考虑带宽性能还不足以保证数字示波器能够准确重现原始信号, 在对数字示波器计量工作中,我们发现有的数字示波器频率响应曲线在低频段并不平坦,会出现较大的起伏,如果测试相应频率的信号就会出现失真现象;此时,即使数字示波器的带宽比被测信号频率高出很多,也不能真实重现信号;因此,在选择数字示波器时,针对不同的被测信号,其频率响应也是考虑的性能指标之一;二、探头对测试的影响在实际工作中,还必须使用探头系统包括探头和探头连接附件把被测电路的信号引入到数字示波器内部,因此探头系统的性能直接决定了引入到数字示波器的信号与被测信号的一致性程度; 为获得有效的测量结果,为了真实地重现被测信号,选择探头系统时主要考虑的以下三个因素为：物理连接、对电路操作的影响最小以及与原始信号的一致性程度;对于前两个因素需正确选择探头连接附件,最后一个因素则需要正确选择探头系统的带宽;在整个测试系统中,带宽是由系统内带宽最低的部分决定的,因此测试信号时探头系统的带宽也是必须考虑的因素之一;而同时,探头系统也成为了被测电路的一部分,有一定的负载效应;探头系统的负载特性表现在三个方面：探头系统的输入电阻、电容和电感;与数字示波器配对的理想的探头系统将最小化这种负载特性,充分发挥数字示波器真实再现被测信号的能力、特性和容限;因此选择探头系统时,最好选用厂家所推荐的探头型号,并按功能选择相应的连接附件;综上所述,实现信号完整性的能力是测试中选择数字示波器的核心衡量标准,影响数字示波器信号完整性的实现的几个因素是：数字示波器的带宽、上升时间、频率响应、采样速率和探头系统的带宽和负载效应;在实际购买时,为了取得最优性价比,可以遵循以下原则：数字示波器带宽为被测信号最高频率的3-5倍,上升时间小于被测信号的三分之一到五分之一,频率响应曲线平坦,采样速率为被测信号最高频率的倍,同时选择厂家推荐的探头系统,即可满足一般的测试需求;。

示波器的峰值检测和有效值测量示波器（oscilloscope）是一种广泛应用于电子行业的仪器，用于显示和测量电信号的波形。

在信号测量过程中，峰值检测和有效值测量是示波器的两个重要功能。

本文将深入探讨这两种测量方法的原理和应用。

一、峰值检测峰值检测是指示波器测量一段时间内信号的最大振幅。

此功能对于测量脉冲信号的幅度、测量交流信号的峰峰值等都非常有用。

峰值检测采用的是峰值检测电路，电路主要由快速整流电路和保持电路组成。

快速整流电路通过快速将信号转换为单方向的电压，保持电路则将最大峰值保持在示波器屏幕上显示。

峰值检测功能使得我们能够直观地获取信号的最大振幅，帮助我们进行信号分析和故障排除。

二、有效值测量有效值测量是指示波器计算一段时间内信号的均方根值。

有效值是交流信号最基本的特性之一，常用于电压、电流和功率的测量中。

无论是正弦波还是非正弦波信号，有效值都是系统能量的平均值。

示波器通过对信号波形进行采样和计算，可以准确地测量信号的有效值。

对于非正弦波形的复杂信号，示波器采用了一些数学算法进行有效值的计算，确保测量结果具有高精度和可靠性。

有效值测量在各个领域都有广泛的应用，例如在电力系统中，用于测量电压和电流的有效值以确保系统的运行安全和稳定。

在音频领域，有效值测量被用于衡量声音的音量大小。

总结：示波器的峰值检测和有效值测量是其两种重要的测量方法。

峰值检测帮助我们确定信号的最大振幅，对于分析信号特征和解决问题至关重要。

有效值测量则能够准确地计算信号的均方根值，广泛应用于各个领域的信号测量中。

无论是调试电路、测试设备还是进行音频分析，示波器的峰值检测和有效值测量功能都是不可或缺的重要工具。

通过正确理解和应用这两种测量方法，我们可以更准确地分析信号特征，提高工作效率，并解决各种电子领域的问题。

如何选择频谱分析仪和示波器及区别在电子工程领域，频谱分析仪和示波器都是常见的测试工具，它们能够帮助我们分析信号、检测信号等，但是在具体选择使用哪种仪器时，我们该如何选择呢？本文将从以下几个方面进行介绍：频谱分析仪和示波器的基本概念频谱分析仪（Spectrum Analyzer）是一种能够观察信号频率谱的设备，用来检测和分析信号的频率与幅度。

而示波器（Oscilloscope）可通过带宽重建信号波形，是一种通用的电子测试仪器，可以检测和显示波形信号的时间和幅度信息。

两者的基本区别在于，频谱分析仪可以看到信号在不同频率上的分布情况，而示波器则可以在时间轴上显示信号的波形特征。

区别频谱分析仪和示波器的区别主要有以下几点：1. 测量对象不同频谱分析仪主要针对信号的频域特征进行分析，了解信号在频率上面的变化情况，通常用于分析信号的谱线、频率、功率等信息；而示波器则主要用于分析信号的时域特征，用来观察信号的波形特征、电压变化和波形失真等情况。

2. 应用场景不同频谱分析仪主要适用于分析周期性发生的信号的频域特征，可以应用于电子、通信、声学、光学、机械等多个领域；而示波器主要适用于研究非周期性的信号，如瞬变、脉冲等，适用于电子、通信、计算机等多个领域。

3. 测量精度不同频谱分析仪通常能够提供较高的测量精度，可以做到毫微秒级的精度；而示波器则无法提供如此高的精度，并且波形会受到测量反射成分和衰减的影响而产生不确定性。

4. 价格不同频谱分析仪通常价格较高，适合用于一些高精度要求的场合；而示波器价格相对较为便宜，可以适用于大众化的基本应用领域。

如何选择以上我们已经介绍了频谱分析仪和示波器的基本概念和区别，那么在具体应用时我们该如何选择呢？1. 根据测试要求选择我们需要根据测试需要选择适用的仪器，如果需要观察信号在不同频率上的分布情况，那么应当选择使用频谱分析仪；如果需要分析信号的波形特征，那么我们应当选择示波器。

2. 根据测试对象选择不同的测试对象存在不同的特性和特点，在选择测试仪器时需要考虑到测试对象的特性和测试所需要的信息。

一、数字万用表用数字显示测量电参量数值的万用表叫数字万用表，它的测量原理与指针式万用表完全不同，从而结构和使用方法也不一样。

UT-39A数字万用表是一种性能稳定、用电池驱动的高可靠性数字万用表。

它具有很高灵敏度和准确度，采用26mm字高的LCD显示器，显示清晰直观，性能稳定，过载能力强，便于携带的特点。

1. 性能指标①显示方式：液晶显示②最大显示：1999（3 1/2）位自动极性显示③电源：一只9V电池（NEDA1604/6F22或同等型号）④过量程显示：最高位显“1”（2）技术指标2. 使用方法（1）直流电压测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔。

②将量程开关转至相应的DCA量程上，然后将测试表笔跨接在被测电路上，红表笔所接的该点电压与极性显示在屏幕上。

注意：①如果事先对被测电压范围没有概念，应将量程开关转到最高的档位，然后根据显示值转至相应档位上；如屏幕显示“1”，表明已超出量程范围，须将量程开关转至相应档位上。

②输入电压切勿超过1000V，如超过，则有损坏仪表电路的危险。

③当测量高电压电路时，千万注意避免触及高压电路。

（2）交流电压测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“V/Ω/Hz”插孔。

②将量程开关转至相应的ACV量程上，然后将测试表笔跨接在被测电路上。

注意：①如果事先对被测电压范围没有概念，应将量程开关转到最高的档位，然后根据显示值转至相应档位上；如屏幕显示“1”，表明已超出量程范围，须将量程开关转至相应档位上。

②测试前各量程存在一些残留数字，但不影响测量准确度。

③输入电压切勿超过700Vrms，如超过，则有损坏仪表电路的危险。

④当测量高电压电路时，千万注意避免触及高压电路。

（3）直流电流测量①将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“mA”插孔中（最大为200 mA），或红表笔插入“20A”插孔中（最大为20A）。

②将量程开关转至相应的DCA量程上，然后将仪表串入被测电路中，被测电流值及红表笔点的电流极性将同时显示在屏幕上。

电气测试技术参考答案电气测试技术参考答案随着科技的不断进步，电气测试技术在各个领域中扮演着越来越重要的角色。

无论是电力系统、电子设备还是通信网络，都离不开电气测试技术的支持。

本文将从电气测试的基本原理、常用仪器设备以及测试方法等方面进行探讨，为读者提供一些参考答案。

一、电气测试的基本原理电气测试的基本原理是通过测量电流、电压、电阻等参数，来评估电路或设备的性能和可靠性。

在电气测试中，常用的测试方法包括直流测试、交流测试、脉冲测试等。

直流测试适用于稳态电路，交流测试适用于频率较高的电路，而脉冲测试则适用于瞬态电路。

二、常用仪器设备1. 示波器：示波器是一种用于显示电压波形的仪器，它能够将电信号转换成可见的波形图像。

示波器广泛应用于电路调试、信号分析等领域。

2. 信号发生器：信号发生器用于产生各种不同频率、振幅和波形的电信号。

它常用于测试电路的频率响应、幅频特性等。

3. 万用表：万用表是一种多功能的电气测试仪器，可以测量电压、电流、电阻等多种参数。

它是电气工程师必备的工具之一。

4. 电源：电源用于为被测设备提供电能。

在电气测试中，稳定可靠的电源是保证测试准确性的关键。

三、测试方法1. 静态测试：静态测试是指在电路处于稳态时进行的测试。

通过测量电路中的电流、电压和电阻等参数，来评估电路的性能。

2. 动态测试：动态测试是指在电路处于非稳态时进行的测试。

通过测量电路中的瞬态响应、频率响应等参数，来评估电路的动态性能。

3. 故障分析：故障分析是电气测试中非常重要的一环。

通过测试和分析电路中出现的故障，可以找出问题的根源，并采取相应的措施进行修复。

四、测试技巧1. 选择合适的测试仪器：根据被测设备的特点和测试需求，选择合适的测试仪器是保证测试准确性的关键。

2. 确保测试环境的稳定：在进行电气测试时，要确保测试环境的稳定，避免外界因素对测试结果的影响。

3. 注意安全事项：电气测试涉及高电压、高电流等危险因素，测试人员应该严格遵守安全操作规程，确保自身和设备的安全。