示波器基础知识
示波器探头基础知识
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。
示波器选型（探头技术指标参数的意义）自从示波器问世以来，它一直是最重要，最常见的电子测试仪器之一，由于电子技术的发展，示波器的功能在不断上升完善，其它性能和价格也是五花八门主，其探头也是从单一到复杂。
一。
频宽和示波器一们，探头也具有其允许的有限带宽。
示波器基础知识
• 统一带宽的标准
– 模拟带宽＝重复信号带宽＝单次信号带宽 – 每一通道都有同样的表现
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数字示波器的波形捕获率
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波形捕获速率是示波器重要的指标
• 示波器是观察电信号的窗口
–不但要观察重复信号并要捕获单次信号， –而且需要捕获重复信号中的毛刺和偶然事件。 –不但显示简单信号而且能显示复杂信号 –实时显示波形变化，并可生成丰富的数据，准确地反映 波形的活动情况。
– 被测上升时间＝ /信号上升时间²＋仪表上升时间²
例：信号上升3.5nS,仪表上升3.5nS,测得上升时间为： 上升时间与测量精度 示波器与信号上升时间之比 1:01 2:01 3:01 4:01 5:01 7:01 10:01 测量精度 41% 22% 12% 5% 2% 1% 0.50%
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数字等效采样技术
需要对信号进行多次触发
从重复性信号的不同的周期经过多次单采样， 从重复性信号的不同的周期经过多次单采样，取得足够的采样点 来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 来重建这个重复信号的波形。等效采样必须满足两个前提条件： 1、信号必须是重复的 2、必须能稳定触发
每秒8个采样点 每秒 个采样点
采样率＝ 采样率＝8S/s 1 最快扫 （显示屏上每格 显示点数目） 描速度 显示点数目） 等效转换率 ＝1 / (5nS/25) =5GS/s
其他定义（等效） 其他定义（等效）
是指最快的水平扫描速度 转换率是指最快的水平扫描速度下 转换率是指最快的水平扫描速度下，把 对重复信号多次触发收集的采样点 收集的采样点显 从对重复信号多次触发收集的采样点显 示在屏幕上时 上时， 示在屏幕上时，点与点之间的最小时间 距离。 距离。
示波器基础知识
示波器基础知识 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。
示波器及探头使用
示波器及探头使用公司目前使用的示波器以数字示波器为主，分为两类，一类是福禄克（FLUKE）数字示波器，另一类是泰克（Tektronix ）,另外还有一台建伍（KENWO0D）模拟示波器。
示波器在生产和研发中都是非常重要的一种仪器，而且也是非常昂贵的一种仪器，所以正确使用示波器不仅能提高工作效率，也能减小对示波器的不合理损耗。
一、示波器基础知识♦什么叫示波器？示波器本质上是一种图形显示设备，它描绘电信号的图形曲线。
在大多数应用中，呈现的图形能够表明信号随时间的变化过程：垂直（Y）轴表示电压，水平（X）轴表示时间。
有时称亮度为Z轴。
这一简单的图形能够说明信号的许多特性，例如：信号的时间和电压值振荡信号的频率信号所代表电路的“变化部分” 信号的特定部分相对于其他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值（DC）和交流值（AC）信号的噪声值和噪声是否随时间变化。
♦波形测量频率和周期不断重复的信号具有频率特性。
频率的单位是赫兹（Hz）,表示一秒时间内信号重复的次数。
成为周期每秒。
重复信号也具有周期特性，即信号完成一个循环所需要的时间量。
周期和频率互为倒数关系，即1/ 周期等于频率，同理1/ 频率等于周期。
电压电压是电路两点间的电势能或信号强度。
有时把地线或零电压作为参考点。
如果测量的是波形从最高峰值到最低峰值的电压值，则称为电压的峰值- 峰值。
幅度幅度是指电路两点间电压量。
幅度通常指被测信号以地或零电压为参考时的最大电压。
其他有些示波器还提供了测量相位、占空比、延时、上升时间等的功能。
♦示波器的分类模拟示波器本质上，模拟示波器工作方式是直接测量信号电压，并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。
示波器屏幕通常是阴极射线管（CRT。
电子束投到荧幕的某处，屏幕后面总会有明亮的荧光物质。
当电子束水平扫过显示器时，信号的电压是电子束发生上下偏转，跟踪波形直接反映到屏幕上。
在屏幕同一位置电子束投射频度越大，显示得也越亮。
示波器使用基础知识
示波器使用基础知识示波器（Oscilloscope）是一种用于观测和测量电信号波形的仪器，是电子实验室和工程师常用的工具之一、它能够显示电压随时间变化的波形图，并可以用于分析信号的频率、幅度、相位等特性。
本文将介绍示波器的基础知识，包括工作原理、种类、操作方法等内容。
一、示波器的工作原理示波器的工作原理基于信号的采样和显示。
当被测信号通过示波器的输入通道时，示波器会对信号进行采样，并将采样结果通过电子束扫描的方式显示在屏幕上，形成波形图。
示波器的核心部件是电子束管，它是一种真空管，内部包含有阴极、聚焦剂、水平和垂直偏转板等。
当示波器接收到信号后，会对电子束施加水平和垂直的偏转电压，使电子束在屏幕上形成波形图。
二、示波器的种类示波器根据使用范围、性能特点等因素可以分为不同的种类。
常见的示波器包括：1.模拟示波器：采用电子束管显示波形图，具有较高的输入动态范围和带宽，适用于高频、高速的信号测量。
2.数字示波器：采用数字方式对信号进行采样和处理，并通过液晶显示屏显示波形图。
数字示波器可以对波形进行数学运算、存储、触发等操作，适用于对信号进行更复杂的分析和处理。
3.存储示波器：能够将波形数据存储在内部存储器中，并可以通过接口输出到计算机进行进一步分析和处理。
4.扫描示波器：通过扫描方式显示多个信号的波形图，适用于多通道信号的观测和比较。
三、示波器的操作方法1.连接电源和信号源：示波器通常需要连接外部电源，并通过输入通道接收被测信号。
在连接信号源时，需要注意信号源的适配性和匹配阻抗。
2.调节水平和垂直控制：示波器的水平和垂直控制可以调节波形图的位置和大小。
水平控制可以调整波形图的水平偏移和触发位置，垂直控制可以调整波形图的幅度和灵敏度。
3.设置触发模式：示波器可以设置触发模式以稳定地显示波形图。
触发模式可以根据信号的上升沿、下降沿、脉冲宽度等进行设置。
4.进行波形显示和分析：根据需要可以选择采样率和时间基准进行波形显示。
数字示波器基础知识
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。
您必须掌握的示波器触发基础知识——示波器触发的前世今生
您必须掌握的示波器触发基础知识——示波器触发的前世今生为了解信号世界提供了一个窗口。
早期示波器只能显示重复的大事或延续的电气大事，限制了示波器的应用范围。
之后在1947年，HowardVollum及其新成立的公司—公司推出了第一个商用触发扫描示波器。
第一台触发扫描示波器带有校准后的格线，把示波器从查看电子脉冲整体特点的定性工具转化成定量测量设备，这种设备变革了囫囵电子行业。
工程师第一次能够捕捉瞬态大事，在各类信号上举行精确的和定时测量。
自其推出最早的示波器型号以来，泰克的触发创新技术向来率先于市场。
触发大事定义了一个时点，在这个时点上，一个由波形信息组成的重复“窗口”将稳定下来，以举行查看。
想象一下您正在驾车旅游。
您必须在最少的时光内到达目的地。
但是，您还必须在沿途拍下特定的风景照片。
您知道自己可以快速到达目的地，因此您的车速十分快，但您会实行什么策略在关怀的点拍照？一种挑选是在开车时随机抓拍照片，希翼能够捕捉到风景图像。
很显然，这太多地依靠于运气。
比较符合规律的办法是告知司机在哪里停车能够得到清楚的感爱好点的照片。
许多示波器应用中的波形数据与您根本不关怀的景物类似。
在高速调试应用中，可能会在99.999%或(通常)更高的时光内正常工作，而惟独0.001%的时光导致系统瘫痪，或者这部分才是您需要更具体地举行分析的波形。
示波器可能会有许多主打指标(带宽、采样率、记录长度)，快速完成这一过程，但假如不能捕捉关怀的数据，那么这种调试和分析工具将十分有限。
泰克DPO7000和MSO/DPO/DSA70000示波器系列中的Pinpoint 触发系统提供了业内最完美的高性能触发系统。
固然，Pinpoint触发系统包括常用的一系列门限和定时相关触发。
同样重要的是，它还提供了A 大事和B大事双触发、规律限定、窗口触发和复位触发功能，在定义触发大事时提供了几乎无限的灵便性。
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示波器探头基础知识培训
TekProbeTM 探头接口
TekProbeTM 探头接口
基于BNC的探头接口形式 泰克在80年代中期发明 提供有源探头的供电 提供探头倍率的自动识别 提供探头类型的自动识别 提供工程单位的显示 理论上最好的BNC系统的带宽是4GHz
C2 = low frequency compensation. Scope input C varies.
系统的带宽
系统的上升时间 tr(10%~90%) tr(System)=√tr(scope)2+tr(probe)2
系统的带宽
BW(-3dB)
1
BW(SYSTEM)=
√(1
)2 + ( 1
f0 =
1
2 p (RC||RP)(CC+CP)
NOTE: Vcc is an AC Ground
探头对被测点的影响
例如：Rc＝10K Re＝10 Cc= 100pF
Rp＝1M Cp=20pF
原电路增益和截止频率： 增益＝ 1000 截止频率 ＝ 1/2 *p*10k *100pF=160KHz
等效阻抗
标准附件
与各种电路连接的附件
探头附件
泰克的无源探头家族
1X无源探头 － P6101B 通用无源探头－10X，1 MΩ 输入阻抗
P3010 • P6103B • P6109B • P6111B • P6112 • P6114B • P6117 高性能无源探头－ 10X读出，10 MΩ 输入阻抗
探测小尺寸电路
当今的小 尺寸/表面 贴封电路 已经非常 普及
各种探头附件应 对小尺寸电路
各种探头附件应对小尺寸电路
无源探头选型考虑的因素
示波器触发基础知识
示波器触发基础知识包括：◆进入任何输入通道的信号◆应用到输入通道上的信号之外的外部来源◆工频电源信号示◆波器内部根据一条或多条输入的评估结果计算得出的信号在大多数时间内，都可以把示波器设置成在显示的通道上触发。
但是，仪器可以在任何通道输入上触发，而不管其是否显示；也可以从与连接专用触发输入的来源上触发。
大多数泰克示波器还提供了一个离散输出，为另一台仪器提供触发信号，如计数器、信号源、等等。
独立触发电平设置许多电子器件包括各种逻辑家族，这些逻辑家族具有不同的输入电压要求，进而要求为每个逻辑家族设置单独的触发门限电压。
过去，示波器在所有源通道中共享触发电平设置。
每次在选择不同的通道作为触发源时，用户都不得不改变门限。
Pinpoint?触发系统提供了一个选择：可以为每个输入源使用唯一的触发电平设置，也可以在所有通道中应用全局设置。
触发电平和斜率触发电平和斜率控制功能提供了基本触发点定义，确定波形的显示方式，如图3 所示。
对边沿触发，可以选择斜率(正或负)和电平，示波器会在信号满足这些条件时触发采集，这称为越过门限。
显示屏右侧的小箭头表示TriggerLevel(触发电平)(图4a-4c)。
箭头颜色与选择的触发源通道颜色对应。
一般会把触发电平设置在峰峰值电压偏移的50%，但这不是必须的要求。
图3. 触发电平和斜率。
触发位置示波器前面板上的HorizontalPosition(水平位置)旋钮用来定位触发事件在屏幕上显示的位置。
改变水平位置可以在触发事件前捕获信号行为，称为预触发查看。
这样，它可以确定触发点之前和之后可以查看的信号长度。
数字示波器之所以能够提供预触发查看功能，是因为它们一直处理输入信号，而不管是否收到触发。
一条稳定的数据流流到示波器存储器中；触发只是告诉示波器发生触发时在内存中保存数据。
预触发查看功能是一个重要的调试辅助工具。
如果问题是间歇发生的，。
新手必看示波器的使用方法
新手必看示波器的使用方法示波器是一种用来观测电信号波形的仪器，它可以帮助我们检测和分析电路中的各种问题，是电子工程师必备的重要工具。
然而，对于初学者来说，示波器的使用可能会有些困难和陌生。
在本文中，我们将介绍一些关于示波器的基础知识和使用方法，帮助新手更好地掌握这一工具。
一、示波器的基本构成示波器由三个基本部分组成：控制面板、显示屏和探头。
控制面板包括各种控制按钮和旋钮，用来控制示波器的各种功能。
显示屏用来显示电信号波形。
探头则是将电路中的信号引导到示波器输入端的装置。
探头通常包括一个夹子和一个探头头部，头部将电信号转换成示波器能够读取的信号。
二、示波器的工作原理示波器的工作原理是将电信号转换成可视化的波形。
当电信号通过探头引入示波器时，示波器会将信号放大并显示在屏幕上。
示波器的屏幕通常是一个二维的坐标轴，其中横轴表示时间，纵轴表示电压。
当电信号经过示波器时，它会在屏幕上显示出一个波形，这个波形可以帮助我们分析电路中的各种问题。
三、示波器的使用方法1. 连接示波器和电路首先，我们需要将示波器和电路连接起来。
将探头夹子夹在电路中需要测试的地方，然后将探头头部插入示波器的输入端。
2. 设置示波器的参数在连接电路和示波器之后，我们需要设置示波器的参数。
这些参数包括水平和垂直的缩放比例、时间基准、触发模式等等。
这些参数的设置将影响到示波器显示的波形。
对于初学者来说，最好选择自动设置或者使用预设的参数。
3. 观察示波器的波形当示波器的参数设置好之后，我们可以开始观察电信号的波形了。
在观察波形的过程中，我们需要注意以下几点：（1）观察波形的形状和幅度我们需要仔细观察波形的形状和幅度，以确定电路中是否存在问题。
例如，如果波形的幅度过大或过小，可能意味着电路中存在过载或失效的元件。
（2）观察波形的频率我们还需要观察波形的频率，以确定电路中的信号频率是否符合要求。
如果信号频率过高或过低，可能会影响电路的性能和稳定性。
示波器及使用方法
示波器及使用方法
示波器是一种比较复杂的电子测试仪器，使用方法如下：
1.连接电源：确保示波器处于关闭状态，然后将电源线插入示波器相应的接口，再将电源插头插入电源插
座。
2.连接信号源：将信号源输出端的信号线插入示波器的输入通道，移动示波器的x-y模式选择开关到内部
位置。
3.打开示波器：打开电源开关，在示波器屏幕上出现图像后，能观察到情况。
4.调节垂直灵敏度：示波器的垂直轴分为两个轴，可以调节轴的灵敏度。
通常在观察波形前先调节好垂直
轴的灵敏度。
5.调节水平灵敏度：调节水平轴的灵敏度，以使输入波形的重复性较好。
6.调节触发模式：触发模式是指示波器在屏幕上显示输入波形的方式的设置。
在使用示波器的时候，触发
模式是一个重要的设置，它可以使波形的显示更加准确。
7.调节扫描速度：示波器的扫描速度可以控制波形的显示速度。
1。
2024版泰克示波器使用方法图解波形探头电平指示值
避免在强电磁场环境下使用探头
强电磁场可能会对探头的性能和测量结果产生干扰，因此应避免在强电磁场环境下使用探头。
2024/1/26
定期校准和维护探头
定期对探头进行校准和维护，可以确保探头的性能和测量结果的准确性。同时，也可以延长 探头的使用寿命。
19
PART 05
电平指示值测量方法与步 骤
REPORTING
泰克示波器使用方法 图解波形探头电平指 示值
REPORTING
2024/1/26
1
2024/1/26
目录
• 示波器基础知识 • 波形探头与电平指示值概述 • 泰克示波器使用方法图解 • 波形探头使用技巧与注意事项 • 电平指示值测量方法与步骤 • 案例分析：泰克示波器在实际应用中的案例
分析
2
PART 01
将观察到的波形与预期波形 进行比较，以验证电路的性 能或查找潜在问题。
15
PART 04
波形探头使用技巧与注意 事项
REPORTING
2024/1/26
16
选择合适类型探头
根据信号频率和幅度选择探头类型
01
高频信号需要选择带宽较高的探头，而大幅度信号则需
要选择能够承受高电压的探头。
考虑探头的阻抗匹配
2024/1/26
28
案例二：信号完整性分析
• 分析目的：评估信号在传输过程中的质量， 识别潜在的信号完整性问题。
2024/1/26
29
案例二：信号完整性分析
01
分析步骤
02
1. 将泰克示波器的探头连接到信号传输路径的关键点。
2024/1/26
03
2. 使用示波器的眼图分析功能，观察信号的眼图并测量相关参数，如眼高、眼宽、 抖动等。
什么是示波器？
什么是示波器？示波器是一种用于显示和测量电信号的仪器。
它能够以波形显示的形式展示电流和电压的变化情况，以及信号在各种电路元件中的传播情况。
对于电子工程师、电路设计师和电子爱好者来说，示波器是一款必不可少的工具。
接下来，我们将深入探讨示波器的原理、分类以及应用。
一、示波器的原理示波器的基本工作原理是通过观察变化的电压信号的波形来分析电路的工作情况。
在示波器中，电压信号会被转换成电子束在荧光屏上划出的波形。
示波器的核心是垂直放大器和水平扫描器，垂直放大器负责放大电压信号以便观察，而水平扫描器则控制电子束在荧光屏上的位置。
二、示波器的分类1. 根据使用领域的不同，示波器可以分为通用示波器和专用示波器。
通用示波器适用于多种电子设备的测试和测量，而专用示波器用于特定领域的测量和分析。
2. 根据波形显示方式的不同，示波器可以分为模拟示波器和数字示波器。
模拟示波器通过模拟电路来实现波形的显示，而数字示波器则将电压信号进行数字化处理后在显示屏上显示波形。
3. 根据带宽的不同，示波器可以分为低频示波器、中频示波器和高频示波器。
低频示波器适用于低频电路信号的测试，而高频示波器则适用于高频电路信号的测试。
三、示波器的应用1. 在电子设备维修中，示波器可以用来检测电路中的故障。
通过观察波形的变化，可以确定电路是否正常工作。
2. 在电路设计中，示波器可以用来验证电路设计的正确性。
通过观察波形的形状和波峰的幅度，设计师可以判断电路是否满足设计要求。
3. 在通信领域，示波器可以用来分析和调试各种信号波形。
例如，可以用示波器来观察无线电信号的变化或者找出通信中的故障。
4. 在教学实验中，示波器是一种重要的工具。
它可以用来演示电路运行的过程，使学生更好地理解电子原理。
5. 在科学研究中，示波器可以用来观察和记录各种信号的变化。
比如，在物理研究中，可以用示波器来观察光电效应的波动。
通过以上的内容，我们对示波器的原理、分类和应用有了一个初步认识。
示波器基础知识.
仪器显示的信号上升时间＝ 3.5ns2＋0.7ns2 ＝3.5692ns
测量误差＝（3.569ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.0198＝2％ （选择示波器的5倍法则）
5 倍准则 (The 5 times rule)
带宽与最高频率
RIGOL
示波器所需带宽＝被测信号的频率× 5
示 波 器 带 宽
波
几种典型的波
RIGOL
调幅波
调幅又程为振幅调制。它是用调幅信号去控制高频载 波的振幅V，使其随调制信号的变化而变化。
调幅波
波
载波
F(t)=E(1+mcosΩ t)cosabt
调制波
RIGOL
调频波
调频又称频率调制。它是用调制信号去控制高频载波 信号的角频率，使其随调试信号变化而变化。
调幅波
波
载波
RT(上升时间)＝0.35/BW
示 BW系统＝ BW示波器2＋BW探头2 RT系统＝ RT示波器2＋RT探头2 波
器 RT测量＝ RT系统2＋RT信号2
误差（RT）＝（ RT信号－ RT测量）/ RT信号
带
宽
由上式可知，当探头带宽过低时（低于示波器的带宽）将影响到
整个测量系统的带宽，从而影响信号的一些测量参数的精确度。
种综合的信号特性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。
示 用途
波
电压表，电流表，功率计
器 概
频率计，相位计
述
脉冲特性，阻尼振荡
应用
电子，电力，电工
压力，振动，声，光，热，磁
对象
高校实验室，研发单位，生产企业，维修团体
示波器类型
RIGOL
模拟示波器
示
数字存储示波器＝数字示波器
数字示波器的基本原理
数字示波器的基本原理数字示波器（Digital Oscilloscope，简称DSO）是一种用于测量和显示电压信号随时间变化的仪器。
它将输入的模拟电压信号经过采样和转换，转化为数字信号进行处理和显示。
数字示波器的基本原理是首先将输入的模拟信号经过模拟前端，包括放大、滤波等处理，然后将模拟信号转换为数字信号。
这个过程是通过采样和量化来实现的。
采样是指周期性地对输入信号进行测量，将连续的模拟信号转化为离散的样本，即在固定的时间间隔内获取一串离散的电压值。
量化则是指将采样得到的连续电压值转化为离散的数值，将其映射到一个特定的数字编码上，这个数字编码代表了该采样时刻的电压值。
采样定理是数字示波器采样过程的基础。
根据采样定理，对于输入信号具有的最高频率f_max，需要以大于其两倍的采样频率f_s进行采样，即f_s>2*f_max。
这是为了避免采样过程中出现混叠现象，保证采样后的数字信号能够准确地还原输入信号的频率特性。
数字示波器还包括一块内存区域，用于存储连续的采样值。
当一次采样完成后，数字信号会按照一定的速率（采样率）传递到内存中，然后在显示屏上逐点绘制出电压随时间变化的图形。
为了实现快速的显示更新，数字示波器通常使用硬件加速技术和缓存机制来提高显示帧率和响应速度。
除了基本的波形显示功能，数字示波器还常常具备触发功能，用于捕捉特定的波形事件。
通过设置合适的触发条件，可以指定在特定电压、时间等条件下进行采样和显示。
触发功能可以帮助用户抓取并显示稳定的波形信号，从而更好地进行信号分析和故障诊断。
综上所述，数字示波器的基本原理包括模拟信号处理、采样和量化、存储和显示等过程，使得用户能够通过数字形式直观地观察和分析电压信号的变化。
示波器知识
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Agenda
3000系列 系列 Click to edit Master subtitle style
带宽:60MHz带宽:60MHz- 200MHz :60MHz 采样率: 采样率: 1G Sa/s 存储深度:4K 存储a
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存储深度 = 时基 ×采样率
(固定 固定) 固定 (可调 可调) 可调 (被决定 被决定) 被决定
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Waveform/s
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示波器的屏幕刷新率
所有的示波器都会闪烁。也就是说，示波器每秒钟以特定的次数捕获信 号，在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率，也称屏 幕刷新率，表示为波形数每秒（wfms/s）。采样速率表示的是示波器在 一个波形或周期内，采样输入信号的频率; 波形捕获速率则是指示波器采 集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着 很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特 性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲 、低频干扰和瞬时误差的概率。
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Agenda
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示波器的分类
模拟示波器 数字示波器
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Analogical scope
Click to edit Master subtitle style 优点： 优点：
模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形 操作简单——全部操作都在面板上，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10位 数据更新快——每秒捕捉几十万波形，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 缺点： 缺点： 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
示波器探头基础知识
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在绝大多数示波器测量环境下;我们都需要使用探头..示波器探头有很多种;内部原理构造迥异;使用方法也各不相同..本文主要给大家介绍示波器探头的种类及工作原理;探头使用过程注意事项以及如何选择示波器探头..1 示波器探头种类及工作原理对于DC直流或一般低频信号而言;示波器探头只是一个由特定阻抗R所形成的一段传输线缆..而随着待测信号频率的增加和不规则性;示波器探头在测量过程中会引入寄生电容C以及电感L;寄生电容会衰减信号的高频成分;使信号的上升沿变缓..寄生电感则会与寄生电容一起构成谐振回路;使信号产生谐振现象..所有这些都会对我们测量信号的准确性带来挑战..图1 探头电气特性示意图示波器探头按供电方式分可分为无源探头和有源探头..无源探头又分为无源低压、无源高压及低阻传输线探头等;有源探头又分为有源单端、有源差分、高压差分探头等..此外;在一些特殊应用下;还会使用到电流探头AC、DC、近场探头、逻辑探头以及各类传感器光、温度、振动探头等..无源探头是最常用的一类电压探头;也是我们在购买示波器时标配赠送的探头..如图2所示..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无源探头原理图在使用此类探头时;示波器的输入阻抗会自动设置为高阻1M..此时示波器BNC通道输入点的电压Vscope与探头前端所探测的电压值Vprobe的关系满足以下对应关系：Vprobe/Vscope = 9M + 1M / 1M = 10 : 1由关系式可知;示波器得到的电压是探头探测到电压的十分之一;这也是无源探头10：1衰减因子的由来..无源探头具备高阻抗10M;因此它对待测电路的负载效应将在第二部分详述很小;能覆盖一般低频频段500MHz以内;耐压能力强300V-400Vrms;价格便宜;通用性好;所以得到广泛使用..当无源探头的衰减因子为100：1、1000：1甚至更高时;此类探头一般归类为无源高压探头..由于其衰减比很大;因此能测量高压、超高压电信号..图4 R&S RT-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5 R&S HZ-154 1:1/10:1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;支持带宽更高;可达数GHz以上..图6为输入阻抗为500的10：1无源传输线探头原理图：图6传输线探头原理图传输线探头具备低寄生电容;低输入阻抗的特性;一般用来测量高频信号..在使用传输线探头时应该注意将示波器输入阻抗设置为50;以与传输线50阻抗相匹配;传输线探头的典型应用为测量50传输线上的电信号;通过SMA-N等不同的转换接头;传输线探头也可用在频谱分析仪等其它测试设备上..图7传输线探头的典型应用需要注意的是;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8 R&S RT-ZZ80 8.0GHz无源传输线探头介绍完无源探头;我们接下来看看有源探头..顾名思义;有源探头区别于无源探头最大的特点是“有源”;即它需要提供电源才能工作..如今大多数有源探头都配备有特殊接口;通过与示波器连接从示波器获得电源;而不需要额外提供外置电源某些型号除外..下图所示为有源单端探头原理图：图9 有源单端探头原理图有源单端探头一般具备高阻抗1M上下;低寄生电容..其前端有一个高带宽的放大器;有源探头的供电主要用于此放大器..放大器驱动信号经过50传输线到达示波器;示波器的输入阻抗需选择为50作匹配..由于其较低的寄生电容和50欧姆传输;有源单端探头可以提供比无源探头更高的带宽;因此主要应用在高频信号的测量领域..优点和缺点往往是并存的;有源单端探头亦是如此..能够测量更高带宽的信号是其优点;但由于需要集成有源放大器;因而其成本相对于无源探头来说更高;一个几 GHz带宽的有源单端探头价格可达数万人民币..除此之外;由于高带宽放大器的信号输入范围十分有限;因而其动态范围有限;一般有源单端探头的动态范围仅在几伏范围之内;探头所能承受的最大电压也只有几十伏..相对于前面所说的无源传输线探头;有源单端探头同样可以应用在低阻抗高频率信号的测量环境;且由于其输入阻抗相对于无源传输线探头更高;因此它的负载效应更小..不仅如此;R&S有源单端探头还可以与RT-ZA9N型转换接头;USB供电附件连接;进而用在射频信号源和频谱分析仪上;用来测试特殊环境下的信号;如传统50欧姆同轴线缆无法连接的探测点处;或者需要使用高阻探头探测待测点信号频谱时..图10 R&S RT-ZS系列单端有源探头与RT-ZA9 N型转换头相连除了有源单端探头之外;有源差分探头是另外一类重要的有源探头..我们可以从字面上来理解这两种探头的区别;有源单端的前端有两处连接点：信号点和地..有源差分顾名思义主要用来测试差分信号;探头前端有三处连接点：信号正、信号负、地..图11 有源单端探头前端左与有源差分探头前端右有源差分探头的原理图如下：图12有源差分探头原理图与有源单端探头相比;其最大不同在于使用了差分放大器..有源差分探头同样具备低寄生电容和高带宽特性;所不同的是;有源差分探头具有高共模抑制比CMRR;对共模噪声的抑制能力比较强..有源差分探头主要用来测试差分信号;即测试两路信号一般为相位相差180度的正反信号的相对电压差;与地无关..图13差分信号测试原理示意图上图显示了用有源差分探头测试差分信号的原理;图中红色波形显示的为差分信号Vin+;蓝色波形显示为差分信号Vin-;二者幅度相同;相位相差180 度..Vin+和Vin-经由差分探头正、负探测点探测后经过差分放大器放大;然后传输至示波器;最后得到如图绿色差分波形..这里要介绍几个概念;以便大家能够更好的理解共模抑制比CMRR..共模Common Mode：差分信号两端具有相同幅度和相位的信号成分;用表达式表示为Vcm =Vin+ + Vin-/2.由于理想的Vin+、Vin-幅度相同;相位相反;所以二者相加应该为零..但在实际工作环境下;Vin+、Vin-上会叠加上噪声干扰Vnoise..由于 Vin+、Vin-所处环境相同;因而在二者上叠加的噪声也往往相同;所以由CM表达式可知：CM = Vnoise.差模Differential Mode：差分信号两端不同的信号成分;用表达式表示为Vdm = Vin+ - Vin-.共模抑制Common Mode Rejection：差分放大器对共模信号的抑制能力;即差分放大器的一项主要能力是对Vnoise进行抑制消除..如果共模电压Vcm经过差分放大器的增益为Acm;差模电压Vdm经过差分放大器的增益为Adm;则我们可以用共模抑制比Common Mode Rejection Ratio即CMRR来表示共模抑制能力;其表达式为：CMRR = Adm / Acm举例如下图：差模信号Vdm幅度为1V;经过差分放大器后幅度为2V;即Adm = 2. 共模信号Vcm幅度为4.5V;经过差分放大器后幅度抑制为0.45V;即Acm=0.1. 因此;CMRR = 2 / 0.1 = 20：1 = 26dB..图14 差分信号测试举例对于理想的差分放大器而言;我们希望其完全抑制共模信号;从而消除噪声Vnoise对差分信号测量的影响..对于一般的差分信号测量而言;20dB的CMRR已经足够;而R&S RT-ZD40的CMRR可达50dB;性能非常优异..图15 R&S RT-ZD40有源差分探头值得一提的是;R&S的有源单端探头和有源差分探头上都配备了MicroButton多功能按钮和ProbeMeter探头计功能..其中;MicroButton是位于有源探头前段的一个微型按钮;用户可以在测试时很方便的按动按钮;从而执行对示波器的特定控制可自定义;如：自动设置、默认设置、单次运行、连续运行等..图16 MicroButton多功能按钮ProbeMeter则是集成在有源探头前端的16位DC电压计;可用来直接在探头点处测试直流电压;这与其他厂家使用探头捕获波形然后输送到示波器;进而对波形进行测量得到DC数值的方案完全不同..很显然;ProbeMeter摒除了探头传输的失真影响;从而具备了0.1%的高精准度..在使用差分探头时;可以借助此功能方便快捷查看单端、共模、差模电压数值..图17 ProbeMeter探头电压计有源差分探头可用于绝大多数较小幅度差分信号的测量;但对于幅度达上百甚至上千幅的高压差分信号而言;有源查分探头就显得力不从心了..此时我们只能借助于高压差分探头的帮忙;相对于一般差分探头而言;高压差分探头具有更高的动态范围;能够承受更高的电压..图18 R&S RT-ZD01 ±1400V 高压差分探头高压差分探头相对于无源高压探头而言价格昂贵;因此有用户在测试高压差分信号时会选择将示波器的电源接地线剪断;使示波器“浮起来”进行测试;这是非常危险的;一定要杜绝此类行为..我们将在第二部分详细说明..电流探头严格意义上说也属于有源探头的一种;几乎所有的电流探头在使用过程中都需要供电..电流探头主要分为三类：AC仅能测试交流电、DC仅能测试直流电、AC+DC..而目前大多数电流探头都具备了AC+DC的测量功能..电流探头的原理如下;主要是利用电磁效应AC测量和霍尔效应DC测量..图19 AC+DC电流探头原理图当有AC电流经过导线穿过电流探头的前段闭合钳口时;会有相应磁场产生;通过磁场的强弱直接感应到电流探头的线圈..探头就象一个电流变压器;系统直接测量的是感应电流..如果是DC或者低频电流;当电流钳闭合后;电流导线附近会出现一个磁场..磁场使霍尔传感器内的电子发生偏转;在霍尔传感器的输出产生一个电压..系统根据这个电压产生一个反相补偿电流至电流探头的线圈;使电流钳中的磁场为零;防止磁饱和..系统根据反相电流测得实际得电流值..电流探头的选择主要依据其测量带宽、量程以及钳口直径等..MSO数字逻辑探头在数字逻辑测试中会经常使用;与一般8bit模拟探头相比;数字逻辑探头根据示波器所设置的判决门线电平;将捕获的电压按照0、1跳变1bit的数字信号在屏幕上显示出来..用户可以根据多路数字信号的逻辑电平及关系来判断逻辑电路的性能..图20 R&S RTO-B1数字逻辑探头EMI近场探头是另一类特殊的探头类型;它实际使用了天线接收原理;用来捕获电路板上空间辐射的电磁场干扰;特别是在系统集成中做EMI电磁干扰的诊断..图21 EMI近场探头示意图除了以上给大家介绍的各种探头之外;还有光探头、温度传感探头及其他各类传感探头等..原则上来说;任何一款能够将各物理量转换成电压信号并具备与示波器互连能力的传感器都可以作为示波器探头;用户可以根据具体使用环境和需求选择适合的探头类型..------未完待续-----------------------------------------作者介绍:聂文伟先生于2008年毕业于北京交通大学电信学院;电磁场与微波技术专业;获工学硕士学位..毕业后供职于ZTE中兴通讯股份有限公司;先后从事无线产品测试与海外营销方面的工作..2012年加入罗德与施瓦茨公司;现任罗德与施瓦茨公司西安示波器业务发展工程师;主要负责西北地区的示波器产品市场推广工作..在示波器探头基础入门指南上一文中;我们主要介绍了示波器探头的种类及其工作原理;接下来我们将介绍示波器探头的主要指标;如何选择示波器探头;以及在示波器探头的使用过程中应该注意哪些问题..2 示波器探头的主要指标2.1 带宽与示波器一样;示波器探头的频响类似一个低通响应..探头的带宽是指探头响应输出幅度下降到70.7%-3dB时对应的输入信号频率..图1探头频响及带宽定义当示波器配合探头使用时;示波器+探头就构成了一套测量系统;此测量系统的带宽满足以下公式：可见;探头带宽越高;对示波器带宽的影响也就越小..一般我们推荐示波器探头的带宽为示波器带宽的1.5倍;即探头带宽略高于示波器带宽..2.2 上升时间探头的上升时间是指探头对阶跃函数10%-90%的响应时间..一般而言;探头带宽越高;上升时间越短..与示波器一样;大多数探头的带宽与上升时间满足0.35公式;即：T rise = 0.35/BWprobe示波器+探头测量系统的上升时间则满足以下公式：2.3 输入阻抗探头一般都标注了输入阻抗值;从50至10M甚至更高..探头的输入阻抗会严重影响探头的负载效应将在第三节中详述..输入阻抗越大;探头的负载效应越小;对待测电路正常工作影响也就越小..输入阻抗越小;探头的负载效应越大;对待测电路正常工作的影响就越大..2.4 输入电容输入电容是有源探头的一项关键指标..有源探头的输入电容一般很小;小至pF甚至零点几pF..小的电容会在高的频带上提供较大的输入阻抗;从而减小负载效应..由输入电容导致的输入阻抗公式如下：R in = 1/2πfCin由以上公式可知;Cin越小;探头可以支持更高的带宽f;这也是为什么有源探头相对于无源探头而言可以提供更大的带宽的原因..2.5 衰减比一般探头都会对探测到的信号进行衰减;然后输送至示波器..最常见的衰减比为10：1;即信号衰减为原始的十分之一;此时衰减比标注为10X..此外;常见的还有1X、100X、1000X探头等..2.6 最大输入范围探头都有最大输入范围;超过一定输入范围则可能损坏探头..3 示波器探头使用注意事项3.1 负载效应探头的负载效应是指被测电路接上探头后;探头与示波器一起组成了待测电路的并联负载;从而吸引一部分电流流入示波器;对原始待测电路上的信号产品影响..如果负载效应很大;则测到的波形与原始波形变化很大;示波器就不能准确测量波形..图2示波器探头接入引起负载效应那么如何评判探头的负载效应呢一般来说;探头接入的输入阻抗应为待测电路待测点处输出阻抗的10倍以上;此时负载效应较小;测量误差在允许范围以内..如下图所示：图3负载效应示例在探头探测前;探测点的电压为5V × 100K/100+100K=4.995V..探头探测后;并联了一个1M的阻抗;此时探测点的电压为：5V × 90.9k/100+90.9k = 4.994V此时;探头引入的负载效应仅为0.001V;可以忽略不计..如果待测点的输出阻抗更高;则需要使用更高输入阻抗的探头..值得一提的是;当我们测试由信号源输出的射频信号时;一般使用的是50传输线缆..50的传输线缆与信号源输出阻抗50相匹配;使功率最大的传输至示波器;从而保证了测量精度..而在某些时候;工程师希望测试电路板上某个探测点处的频谱;往往使用剪断的50传输线缆;在剪断处剥离地和传输芯;用以接触探测点..线缆另一端则连接至频谱仪..图4前段剥离的50传输线缆这种做法则是不可取的;电路板上的探测点与射频源的输出不同;由于传输线的50低阻抗;会对测试点处引入较大的负载效应..正确的做法是;使用高输入阻抗的探头取代50传输线缆;与频谱仪连接..R&S提供了RT-ZA9的BNC-N转接头方案;它可以将高输入阻抗的R&S有源探头1M与频谱仪或接收机相连接;对需要高阻抗测试的DUT进行精准测量..图5 RT-ZA9转接头示意图前面介绍过;探头一般含有电阻、容性阻抗和感性阻抗..电阻的负载效应会对信号DC分量测量造成影响;对波形的幅度测量造成误差..容性阻抗对AC分量的测量造成影响;比如会影响延缓信号的上升时间..感性阻抗则会对波形测量引入振铃现象..图6探头负载效应分类3.2 探头补偿我们在与电子测量工程师的交流中;经常提到探头补偿的问题..当我们购买示波器后第一次使用时;或者因探头资源紧张而临时拿其他品牌探头使用时;都会涉及到探头补偿问题..所谓探头补偿是指示波器与探头连接使用时;调整探头的可变电容;在探头与示波器之间进行频率补偿;使频率达到相对稳定的状态..当补偿完成后;具备如下关系式:R scope × Cscope= Rprobe× Cprobe即：为了最大限度地传送信号;示波器的输入电阻和电容必须与探头输出的电阻和电容相匹配;此时探头具有最优信号传送能力..那么如何进行探头补偿呢探头补偿一般针对无源探头而言有源探头也存在补偿;使用过无源探头的工程师可能会发现;在无源探头与示波器接触的一端上有一个小孔;这个小孔内有一个十字旋钮..通过探头自带的螺丝刀小工具即可深入小孔内调节探头的可调电容值..图7调节无源探头的可调电容值具体原理如下图所示：图8通过调节探头可调电容Ccomp来实现探头匹配探头补偿的步骤如下：连接探头与示波器通道；将探头前端连接至示波器上的探头补偿Π方波信号一般为1KHz、1V的信号；使用自带小工具调节探头可调电容;使得示波器上显示的方波信号的高低电平部分保持平稳;即实现探头与示波器的匹配..在调节探头时;示波器上显示的方波信号可能存在以下三种状态：图9探头欠补偿、过补偿、匹配状态的波形3.3 谐振效应在使用探头测量信号上升沿时;把示波器的时基范围调小;一般能看到在上升沿的过冲部分存在振铃现象;即探头带来的谐振效应..图10探头带来的振铃效应探头不仅存在阻抗以及寄生电容;还存在寄生电感特别是在测试高频信号时..探头是由导线和地线组成的;通常导线及地线越长;电感值就越大..探头上的寄生电感和寄生电容容易形成谐振回路;在输入信号的激励下;在某些频率上产生高频减幅谐振;从而出现振铃现象..图11振铃现象的产生如下图所示;探头的输入阻抗会在特定频率fx处达到最小值..图12探头输入阻抗此时探头的寄生电感、寄生电容以及待测信号源构成谐振回路;出现谐振效应;谐振频率为:其中;Lcon为探头寄生电感;Cin为输入电容..如果谐振频率刚好落在探头带宽范围之内;则在测试此频率的信号时会出现谐振现象..为了降低这种效应;使用者往往使用最短的地线;从而减小探头的Lcon寄生电感;使得fresonance 谐振频率最大化;从而超出示波器探头的带宽范围;也就进一步有效避免了谐振效应..探头地线的长度严重影响谐振效应;以下图片充分说明了地线长短对波形上升沿测量的影响..图13不同长短的底线的谐振效应由图示可知;地线越短;谐振效应越小;上升沿引起的振铃现象越不明显;此时的测量精度也就越高..所以;在测试环境允许的情况下;尽可能地使用更短的地线..3.4 浮地测量问题测量差分信号时;我们往往面临以下3种选择：使用两个通道CH1、CH2;分别测试差分信号两端;然后相减；图14使用两个单端探头测量差分电压使用差分探头测试；图15使用差分探头测量差分电压直接使用单端探头浮地测量；图16使用浮地的方法测量差分信号第1种方法需要两个通道及探头之间的完全一致性..即便如此;两个通道上产生的不同噪声也会对测量结果造成影响;此种方法测试的CMRR共模抑制比很差;不作推荐..第2种方法是最值得推荐的方法;使用差分探头具有高CMRR在示波器探头综述上有记载;测得数值精确..然而;差分探头往往价格昂贵;并非所有客户愿意花重金采购..因而就有了第3种方法;使用单端探头对差分信号直接进行浮地测量..差分信号两端一正一负;如果要使用单端探头进行探测;往往将单端探头的地端与差分信号的负端相接..而单端探头接上示波器后;探头地线会与示波器电源地线共地;从而将差分信号的负端拉至地;对原始差分信号有影响..因此;有人想到浮地测量的方法;即将示波器电源地线剪断;使示波器浮地..浮地测量在电源测试中可能会造成触电危险;因为有些差分电压的负端高达负的上百上千伏..在测试过程中;如果人手不小心触碰到示波器其他通道的BNC接地壳;则会触电因此;浮地测量不是推荐的测量方法..图17浮地测量带来触电危险除了以上3种常见测量方法之外;还可以使用通道隔离的示波器;或者使用隔离电源对示波器供电的方法..在此就不作详述了..3.5 其他品牌探头兼容性问题我们在日常使用示波器时经常出现原始匹配探头丢失或损坏的情况..此时;能够解决问题的办法通常是拿手头上其他品牌的探头临时配合示波器使用..很多人不了解具体情况;插上示波器探头就开始测试;这样往往测得的数值存在很大偏差;是不可取的并非不同品牌示波器和探头不能配合使用;实际上;目前市面上绝大多数品牌示波器的无源探头均具备统一的BNC接口;可以与其他品牌示波器配合使用..但是在正式测量之前;有几点需要注意..首先;一般示波器无法自动识别其他品牌探头的衰减比衰减因子;所以在与其他品牌探头一起使用时;需要在示波器上手动设置探头衰减比;这样才能防止测量值偏差10几倍甚至上千倍的错误..其次;不同品牌的示波器和探头之间同样存在不匹配问题;即前面所述探头补偿问题..所以;在测试之前;需要对探头进行补偿..此外;不同厂家的有源探头包括有源单端、有源差分、部分电流探头等甚至部分无源探头设计为独特接口标准..针对此类探头;有时可采用不同的转换接头使用;如R&S为有源探头提供的BNC转N型的RT-ZA9转接头等..而大多数不具备转接头的探头则无法与其他品牌示波器通用..-----------------------------------完------------------------------------------。
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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。