示波器的 3 个重要功能

白皮书最佳示波器的
三个重要功能
Keysight InfiniiVision X系列与Tektronix 3系列示波器
当今市面上有许多高品质的示波器，但是想要找出最适合您的测试需求的那一款并不
容易。

有几个关键功能可以在调试时发挥重要作用。

所以在选择示波器时，应以下列
三个问题为准则：
1.我能否快速、轻松地捕获随机或偶发的信号问题？
2.我能否以尽量高的精度捕获信号事件？
3.示波器是否有足够强大的分析功能来全面表征被测器件？
如果对于以上三个问题您都不能立即给出肯定回答，那么如何相信这款示波器适合您
的测试要求？您需要更深入地了解示波器，才能确定它可以快速获得测试结果，进而
提高调试的效率和准确性。

了解 Keysight InfiniiVision示波器Tektronix 3系列示波器的主要区别有助于您回
答 上述问题。

Keysight InfiniiVision 3000T X 系列和Tek 3系列均提供100 MHz 到1 GHz 的带宽选择。

Keysight InfiniiVision 4000 X 系列也属于同一档次，它提供200 MHz 到1.5 GHz 的带宽选
择。

这三个系列的示波器都配有一个8位模数转换器(ADC)，并提供两个或四个模拟通道，另外还可选配16个数字通道用于分析数字数据。

与Tektronix 3系列不同的是，
InfiniiVision 示波器提供了业界领先的波形捕获率，可以捕获其他示波器难以检测到的毛刺和信号异常。

InfiniiVision X 系列示波器还可与非常丰富的软件选件、分析功能和各式探头配合使用，让您能够执行准确可靠、值得信赖的测量。

我们现在来深入了解一下相关的技术指标和功能，这样您就有把握对上面三个关键问题给
出肯定的回答。

Keysight In niiVision 3000T X 系列Keysight In niiVision 4000 X 系列
Tektronix 3 系列
100 MHz – 1 GHz 200 MHz – 1.5 GHz
100 MHz – 1 GHz
带宽选件
1.我能否快速、轻松地捕获随机或偶发信号问题？
您在进行调试时，最主要的目的是捕获错误和毛刺。

您希望发现信号中的所有错误，确保客户挑不出任何毛病。

InfiniiVision X系列示波器的两个功能让它可以完全胜任这一要求：•业界最快的波形捕获率
•极其直观的触发系统
波形捕获率
InfiniiVision X系列具有业界领先的的波形捕获率，高达100万个波形/秒(wfms/s)，这大大超过了Tektronix3系列的捕获率。

在FastAcq（快速采集）模式下，Tektronix3系列的捕获
率可以达到280,000 wfms/s，但是FastAcq模式也会限制示波器的其他关键功能。

在正常采集模式下，Tek3系列的捕获率可以达到约55,000 wfms/s。

InfiniiVision3000T和4000X 系列示波器的速度几乎是它的20倍。

我们为什么要关注这一特性？
波形捕获率越快，示波器捕获偶发事件的概率就越高。

为了了解原因，您必须首先知道什么是示波器的“静寂时间”。

图1. 示波器静寂时间和遗漏的毛刺示意图
每台示波器都有一个固有特性，叫做“静寂时间”或“死区时间”。

这是示波器两次采集间隔的时间，也可以理解为示波器处理上一次采集到的波形所需的时间。

在这段静寂时间内，示波器会错过所发生的一切信号活动，如图1所示。

因此，对于您来说，静寂时间越短越好。

波形捕获率这个技术指标是指每秒采集的次数。

波形捕获率越高，每秒采集的次数就越多，静寂时间也就越短。

静寂时间越短，捕获偶发事件的概率就越大。

由于InfiniiVision X系列示波器的速度是Tek3示波器的20倍，因此使用3000T或4000X捕获错误的概率也是Tek3的20倍。

图2和图3显示了较低的波形捕获率（例如50,000 wfms/s）与InfiniiVision3000T X系列高达100万个波形/秒的捕获率之间的差异。

Tektronix3系列的捕获率较低，无法在合理的时间内捕获到偶发毛刺（图3）。

是德科技示波器能够立即捕获这些毛刺（图2）。

较低的捕获率可能会使您误认为信号没有错误，但事实却并非如此。

图2. 以100万个波形/秒的捕获率分析这个信号，发现了需要进一步分析的
偶发毛刺
除了捕获毛刺外，波形捕获率越高还意味着示波器的响应速度越快。

它能够显示微小的波形细节，而其他方式无法做到这一点。

这些细节能够说明存在噪声和抖动，可能需要进一示波器遗漏了某个抖动，但是 Keysight 3000T 准此信息仅涉及您应当了解的波形捕获率知识。

如需进一步了解波形捕获率对测试的意义以《您的示波器能否捕获偶发事件？》。

确保触发区域触发如果波形捕获率足够快，捕获到了罕见事件，那么下一步就是将它们隔离。

由于需要采取多个步骤进行处理、计算和猜测，因此隔离这些罕见的事件可能有一点麻烦。

使用 InfiniiVision X 系列的话，您只需在示波器屏幕上用手指划出一个区域即可隔离信号事件。

然后，您需要选择是否让信号与这个区域相交。

通过这种方式，您可以设置在罕见或复杂的事件上触发。

您还可以使用区域触发功能来隔离串行总线的各个部分。

... 而Tektronix 示波器没有捕获到毛刺
隐藏的抖动...
例如，如果您看到许多CAN总线错误，您可以在错误的信号上画一个方框，选择必须相交，从而把错误信号隔离出来。

图4.通过区域触发，您可以把与屏幕上绘出的方框相交或不相交的信号隔离开来。

图5.区域触发迅速隔离这个复杂毛刺
由于 Tek3系列的波形捕获率较低，您甚至可能看不到需要隔离的毛刺。

如果您有幸看到罕见事件，那么只有使用复杂的高级触发才能在 Tek3系列上隔离这些事件。

大多数高级触发都需要在一定程度上知道您正在测试的信号和信号的形状、参数质量以及如何正确设置示波器以便进行捕获该信号。

然而，在大多数情况下，要掌握毛刺信息以便设置正确的复杂高级触发可能非常困难甚至几乎没有可能。

是德科技的区域触发功能是一种“傻瓜型”系统，可以快速隔离设计中的疑难信号。

Tektronix3系列示波器没有区域触发功能。

触发准确性
除了简化区域触发之外，InfiniiVision示波器还能以更高的时序准确性和低得多的触发抖动来定位触发点。

这意味着触发点的不确定度会下降。

这一点适用于示波器的所有触发功能，包括简单易用的区域触控、脉宽触发、上升/下降时间触发和矮脉冲触发。

例如，如果您想要同步示波器的采集并显示复杂脉冲流中的脉冲，那么可以使用时间限定的脉宽触发条件。

这样的话，您可以对特定脉冲执行关键时序测量。

如果您在 Tek3系列和 InfiniiVision X系列上都设置了这种类型的触发，是德科技示波器会将触发点精确放置在指定的触发参考位置。

Tek3系列则会将触发点放置在指定触发点之前
400ps处。

在这个示例中，它将触发点放置到边缘后的纹波上，而不是放置在上升边缘上。

如果要从这个触发点进行测量，您使用的是错误波形部分的数据。

您可以在图 6中观
察到这种偏斜。

图6.在使用高级参数触发时，Tek 3系列将触发点放置在指定触发点（屏幕中心）前400 ps 处， 而InfiniiVision 示波器将触发点准确地放置在屏幕中心。

您可能想要在此时开启Tek 的FastAcq 模式，以确保获得尽量最快的捕获率。

但是，
FastAcq 模式会限制示波器的其他功能。

在这个示例中，开启FastAcq 模式会关闭水平缩放显示和测量。

它还会将采集存储器深度降低到仅1,000个点，并将信号显示为间隔宽达±200 ps 的样本。

这么做有一定的道理，因为峰峰值触发抖动为400 ps 。

您可以在图7中看到这种情形。

Tek 3 系列
Keysight InfiniiVision X 系列
400 ps
时序偏移
图7. 使用FastAcq模式时，Tek3系列呈现有400ps的触发抖动，同时波形显示质量较差。

最终，使用FastAcq模式捕获高速信号并不能提供准确结果。

如需测试高速信号，请选择具有准确触发功能和真正高速波形捕获率的示波器。

2.我能否以尽量高的准确性捕获信号事件？
分段存储器
捕获脉冲或数据包信息（例如串行总线）时，您通常必须进行几百次数据包捕获。

在包括
Tektronix3系列在内的大多数示波器上，执行这一操作的唯一方法是缩小信号（增加时基）。

这样做会同时大幅降低您的采样率，导致您捕获的数据失真，无法用于分析。

另外，仅仅捕
获数据而不进行分析的话，数据就毫无价值。

花费大量时间进行捕获的过程可能非常繁琐。

对于串行分析而言，更高效的采集模式是使用分段存储器。

InfiniiVision 示波器提供了这种模式。

它可以长时间捕获串行数据包，以便您快速查看和评测自己关注的数据事件。

您可
以设置分段存储器来捕获所有数据包，或是只捕获指定的事件，例如特定的比特序列或包含错误的数据包。

这比挖掘深存储器捕获的连续传输的串行数据包更有效率。

图 8. 使用低采样率（下）会导致严重失真 ；使用最高的采样率（上）则可以确保测量精度
以完整采样率单次采集CAN
总线的结果显示了真实的信号
细节。

在很长一段时间内收集了数百个CAN 总线数据包。

通过放
大与上面一样的总线错误可以
看到，这种方法中采用的较低采样率导致了失真。

图 9. 是德科技的分段存储器功能让您可以捕获具有最高采样率的信号以及每个数据包的详细信息图 9为在高采样率下捕获的每个错误数据包中的信号细节。

在使用分段存储器进行串行总线解码时，您会得到一个列表视图，其中包含详细的解码信息和每个数据包的时间戳。

您可以轻松点击每一行来分析数据包并进行测量。

Tektronix3系列示波器不支持分段存储器采集。

3.示波器是否有足够的分析功能来完全表征被测器件？
表征器件需要比基本测量功能更强大的功能。

InfiniiVision X系列上的许多分析应用软件在
Tektronix3系列上都不能使用。

这些应用软件能帮助您轻松测试器件的不同部分。

模板极限测试
无论是在研发还是制造阶段，模板测试对于验证测试都很有帮助。

模板测试功能可以在信号周围创建一个边界。

如果信号中存在错误，则会与模板不相符，软件会收集错误（红色）以及合格/不合格统计信息（图 10）。

这种方法可以最高效地执行合格/不合格测试并确定信
图 10. 模板测试使长时间捕获错误的过程变得非常简单
使用X系列示波器时，您可以使用自动模板功能在参考信号周围创建模板，也可以根据 合格/不合格技术指标上传自定义模板和行业标准模板。

是德科技为许多常见的串行总线 （例如CAN和ARINC429）免费提供模板样板。

此外，InfiniiVision模板极限测试功能通过硬件实现，测试速率为280,000 wfms/s。

这比其他厂商的示波器通过软件实现的模板测试快几个数量级。

此外，Tektronix3系列示波器不支持任何形式的波形模板测试。

硬件串行解码
InfiniiVision系列示波器使用硬件串行解码。

其他示波器厂商普遍采用软件后期处理技术来解码串行数据包或帧。

使用软件方法的话，波形和解码捕获率很低，有时甚至每秒只更新
几次。

如果您不得不同时分析多个串行总线或查找偶发错误，就会遇到问题。

图 11.3000T X系列的快速波形捕获率可以捕获USB总线中的错误
图11是InfiniiVision X系列示波器捕获随机和偶发USB误帧的实例。

显示屏上半部分显示的是“列表”格式的解码数据，波形下方是时间关联的解码迹线。

所有InfiniiVision串行解码选件均支持列表功能。

除了硬件解码之外，InfiniiVision X系列还提供以下串行总线分析功能：
•针对某些协议的符号解码文件，有助于您理解每个数据包
•眼图模板测试，可以表征罕见错误。

如需了解更多信息，请下载应用指南《CAN眼图模板测试》。

频率响应分析
如果您使用了某种放大器、滤波器或电源，就必须分析器件对不同输入频率的响应。

您可能会发现某个输入频率会导致器件失效。

是德科技独有的频率响应分析(FRA)能力让您能以波特图的形式分析器件的工作状况。

您可以用它来查看输入信号与输出信号的增益和相位。

图 12.在FRA应用软件运行的同时，您可以查看波形发生器扫描结果（黄色）和输出响应（绿色）
FRA应用软件使用示波器内置的波形发生器在器件输入端执行频率扫描。

扫描范围和每十倍频扫描点数由用户定义。

当您探测器件的输入和输出并运行扫描时，示波器会测量并计
算每个频率测试点的增益和相位，并将结果绘制成波特图（图 13）。

图 13.显示增益和相位与频率数据关系的结果波特图
通过 x轴上的频率扫描范围和 y轴上的增益和相位数据，您可以判断器件在某个输入频率值下是否失效。

如果某个点上的波特图呈现出不符合预期的趋势，您可能需要执行进一步分析来确定原因。

请注意，Tektronix3系列不支持频率响应分析。

应用软件套件
InfiniiVision X系列的软件解码和高级分析选件不仅功能内容，而且经济高效。

InfiniiVision的 嵌入式软件套件包括 I2C、SPI、UART、I2S和 USB-PD触发和解码功能以及模板测试和
FRA 应用软件。

Tek3的嵌入式选件仅包括 I2C和 SPI触发和解码功能。

此外，InfiniiVision 软件套件还支持更多功能，让您能够全面掌握设计的情况。

查看 3000T X系列软件套件中包含哪些协议和分析选件。

混合信号示波器（MSO）
MSO使您能够同时测量数字和模拟信号，这对于测量串行嵌入式设计和并行总线非常重要。

Tek3系列和InfiniiVision示波器支持混合信号测量。

MSO型号具有16个数字1位逻辑通道，这些通道可以与模拟输入通道同时使用。

在测量数字总线信号时，逻辑总线图可能会非常有帮助。

InfiniiVision示波器可以绘制逻辑总线图。

逻辑总线图模式取得并行解码信息的值，并将其转换为您指定的标度和单位，以便您直观地了解逻辑器件所输出的数据。

Tek3系列没有这个功能。

逻辑图
图 14.InfiniiVision示波器中的紫色迹线描绘的是逻辑总线；Tek3系列示波器无法绘制逻辑总线图例如，如果要监测ADC的并行输出，您可以使用逻辑图来验证ADC是否正确转换并跟踪模拟输入电压电平。

图14中的紫色迹线就是一个例子。

InfiniiVision示波器可以将十六进制数据转换为实际的物理值。

它们通过应用用户自定义的传递函数（增益和偏置）以及温度和电阻等单位来实现转换，与手动解码和转换十六进制信
息相比速度更快，也更直观。

图 15. 逻辑图右侧菜单列出了可选择的各种单位，从中可以看出您在绘制逻辑总线图时的选择范围
通过数据可以看出，Keysight InfiniiVision 3000T 和 4000 X 系列示波器使您能够做出信心 十足的回答：•是的，我能以最快的波形捕获率和简单的区域触控功能快速、轻松地捕获随机或偶发信号问题•是的，我能使用分段存储器功能以最高的精度捕获信号事件
•是的，示波器具有足够强大的分析功能，例如模板极限测试、频率响应分析、硬件串行解码和丰富的应用软件套件，能帮助我全面表征器件
在对示波器进行分析时，务必考虑整个系统以及有助于加快测试速度的功能。

InfiniiVision X 系列是用于常规电子产品调试和制造验证测试的优秀解决方案。

执行可信赖的测量，创造将会改变未来的设计。

增加示波器带宽
限时优惠：以同样的价格获得更大的示波器带宽。

数据来自 2019年 6月 6日发布的 Tektronix 3系列MDO技术资料(48W61535-1)
和 2018年 8月 7日发布的 InfiniiVision 3000T X系列技术资料(5992-0140CHCN)。

分析使用的示波器为配有 3-BW-1000、3-MSO、3-AFG、3-SA3、3-BND选件
MDO34以及 MSOX3104T和 MSOX4154A。

如欲了解更多信息，请访问 是德科技官网。