示波器培训教材

示波器常见问题

1、示波器怎样分类? 大致可分为模拟、数字和组合三类。

2、什么是数字示波器? 能将电信号经过数字化及其他后置处理以后再重建波形的仪器。

3、什么是数字萤光示波器? 能将电信号数字化、并且以三维数据（信号的幅度、时间、以及幅度相对于时间的分布）存储、分析、实时地显示波形的仪器。

4、什么是混合信号示波器? 把数字示波器对信号细节的分析能力和逻辑分析仪多通道定时测量能力组合在一起的仪器。

5、示波器的带宽有何含义? 测量交流电信号时，示波器通常有其最大频率，超过这个频率波形测量精度就会下降，这一频率就是示波器的带宽。通常定义示波器灵敏度下降3dB时的频率为示波器的带宽。

6、数字示波器的采样率有何含义? 数字示波器在对信号波形进行数字化时，单位时间内采集数据的次数就是采样率。

7、什么是实时采样？什么是等效时间采样? 通常采样是按照固定顺序进行，并且采样顺序与示波器屏幕上显示顺序相同，这就是实时采样。实时采样技术的好处是可以捕获单次信号。等效时间采样又称重复采样，在满足以下两个条件时：1、波形必需重复；2、必需能稳定触发，示波器可以从多个波形周期获得波形不同点的采样，然后在屏幕上完整恢复波形。它包含顺序采样和随机重复采样两种技术。其好处是可以使用很慢的模数转换器。

8、什么是波形捕获率?什么是显示更新率? 数字示波器在后续处理信号时会占用CPU时间，这段时间示波器无法捕捉信号，称为死区，由于死取时间的存在，数字示波器还不能百分之百的捕获所有信号。通过并行技术、数字荧光技术等手段可以有效减少死区时间。波形捕获率就是单位时间内示波器捕获并显示的波形次数。由于数字示波器以512个点显示一屏，波形捕获率乘以512就是显示更新率。

9、数字示波器的存储深度有何含义? 存储深度又叫记录长度或采集长度，是示波器可以存储的采样点数。

10、什么是触发? 为了在示波器屏幕上稳定显示波形，需要设定一个条件以使示波器开始扫描，这个条件就是触发。

11、什么是触发抑制(触发闭锁，HOLD OFF)? 示波器触发一次扫描后一段时间内，使触发电路不能工作叫触发抑制。

选择数字示波器要注意哪些方面

1、带宽如需要精确测量带宽选择和最高被测信号频率的关系，我们先来看下面的一个例子：例如有一个50MHz的脉冲信号：从上面不同带宽的示波器测量的

图形来看，为了保证测试信号幅度和上升延的精度，选择示波器的带宽应为被测信号频率的3-5倍，精确测量要8-10倍或以上。

2、采样本正弦波：大于5个采样点/周期（一般要求），采样点越多越接近其实波形。

脉冲波：上升沿要大于5个采样点，精确测量上升沿要大于10个采样点。

3、储存长度：储存长度＝采样本*扫描速度*10，也可以说是波形观测时间，公式

4、触发功能：要确保能捕获和同步被测信号。以利于观察和分析被测波形。触发方式有三种：自动触发、常态触发、单次触发。触发功能分两大类：

1）边缘（Edge）触发：所有的数字示波器都有，它是指正沿、负沿触发、视窗触发、前触发和后触发。

2）聪敏（Smart）触发：在高档示波器中考虑得非常完善。目前示波器上有：延迟触发、顺序触发、毛刺触发、间隔触发、漏失逻辑面触发、TV触发、本触发……

5、分析功能：应具有很强的自动处理、运算、测试和分析被测信号的能力。

1）形和参数合格／失败自动判试功能；

2）高级函数处理：平均、微分、极分、指数、对数、乘方、开方、包络、高分制等运算功能；

3）FFT频谱运算功能从10K-4M点，具有功率谱、功本密度、相位矢量、虚部、实部等测量；

4）直方分析可按各种参数作直方测试信号的稳定性运算从500点-8M点；

5）波形参数趋势（Trend）分析功能，抖动（Jitter）和时间分析；

6）可开2-8个窗口，同时观察原波形和处理后波形；

7）提供X-Y显示，及X-Y+X-T及Y-T显示功能，并可进行游标测量。特别适合对数字通讯信号做矢量（Vector diagram）分析。

6、储存和打印信号：

1）可在测试线某存储在软盘和硬盘上，并可在PC机上读出。有的数字示波器配有内置式打印机，方便打印分析长时间信号；

2）有的还提供VGA接口。

数字示波器使用必须注意的问题前言数字示波器因具有波形触发、存储、显示、测量、波形数据分析处理等独特优点，其使用日益普及。由于数字示波器与模拟示波器之间存在较大的性能差异，如果使用不当，会产生较大的测量误差，从而影响测试任务。

区分模拟带宽和数字实时带宽带宽是示波器最重要的指标之一。模拟示波器的带宽是一个固定的值，而数字示波器的带宽有模拟带宽和数字实时带宽两种。数字示波器对重复信号采用顺序采样或随机采样技术所能达到的最高带宽为示波器的数字实时带宽，数字实时带宽与最高数字化频率和波形重建技术因子K相关（数字实时带宽=最高数字化速率/K），一般并不作为一项指标直接给出。从两种带宽的定义可以看出，模拟带宽只适合重复周期信号的测量，而数字实时带宽则同时适合重复信号和单次信号的测量。厂家声称示波器的带宽能达到多少兆，实际上指的是模拟带宽，数字实时带宽是要低于这个值的。例如说TEK公司的TES520B 的带宽为500MHz，实际上是指其模拟带宽为500MHz，而最高数字实时带宽只能达到400MHz远低于模拟带宽。所以在测量单次信号时，一定要参考数字示波器的数字实时带宽，否则会给测量带来意想不到的误差。

有关采样速率采样速率也称为数字化速率，是指单位时间内，对模拟输入信号的采样次数，常以MS/s表示。采样速率是数字示波器的一项重要指标。

1.如果采样速率不够，容易出现混迭现象

如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号，示波器显示的信号频率却是50KHz，这是怎么回事呢？这是因为示波器的采样速率太慢，产生了混迭现象。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率，或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了，而显示的波形仍不稳定。混迭的产生如图1所示。那么，对于一个未知频率的波形，如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢？可以通过慢慢改变扫速t/div到较快的时基档，看波形的频率参数是否急剧改变，如果是，说明波形混迭已经发生；或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来，也说明波形混迭已经发生。根据奈奎斯特定理，采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不会发生混迭，如一个500MHz的信号，至少需要1GS/s的采样速率。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生：

·调整扫速；·采用自动设置（Autoset）；

·试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式，因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值，而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找最大最小值，这两种方法都能检测到较快的信号变化。

·如果示波器有Insta Vu采集方式，可以选用，因为这种方式采集波形速度快，用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形。

2.采样速率与t/div的关系

每台数字示波器的最大采样速率是一个定值。但是，在任意一个扫描时间t/div，采样速率fs由下式给出：

fs=N/(t/div) N为每格采样点

当采样点数N为一定值时，fs与t/div成反比，扫速越大，采样速率越低。下面是TDS520B的一组扫速与采样速率的数据：

表1扫速与采样速率

t/div（ns）1252550100200fs（GS/s）502510210.50.25

综上所述，使用数字示波器时，为了避免混迭，扫速档最好置于扫速较快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，扫速档则最好置于主扫速较慢的位置。数字示波器的上升时间。在模拟示波器中，上升时间是示波器的一项极其重要的指标。而在数字示波器中，上升时间甚至都不作为指标明确给出。由于数字示波器测量方法的原因，以致于自动测量出的上升时间不仅与采样点的位置相关，如图2中a表示上升沿恰好落在两采样点中间，这时上升时间为数字化间隔的0.8倍。图2中的b的上升沿的中部有一采样点，则同样的波形，上升时间为数字化间隔的1.6倍。另外，上升时间还与扫速有关，下面是TDS520B测量同一波形时