数字示波器使用常识

测量市电需要注意以下几点： 1. 推荐使用 100：1 的无源探头，以保证数字示波器的使用寿命； 2. 探头的接地夹一定要接在地线上，不得接入零线和火线，以防止发生短路； 3. 如果预算允许，使用高压差分探头（不用担心接地测试问题），或使用高压无 源探头并为示波器配备隔离变压器； 为什么探头用 1X 档的时候测量高频信号不准？应该怎么测？ 答案： 因为探头在 1X 的时候带宽通常只有 6MHz，所以对高频信号的衰减比较严重。在 测量高频信号时一定要注意使用 10X 档位，并且不使用接地线夹，以避免分布电 感带来的反射。推荐使用接地弹簧来进行，测量 BNC 接口的输出可以使用探头的 BNC 接口转换器或直接使用 BNC 同轴电缆进行测试连接。 如何用示波器测量电源纹波？ 答案： 电源纹波指的是开关电源寄生的、产生于开关切换与整流过程的小幅度振荡波 形，幅值往往在 mV 级。测量纹波可以等同于测量一个具有较大直流偏移的高频 交流波形，实际应用中注重的是其峰峰值。有以下几个注意事项： 1. 示波器采用交流耦合，开启带宽限制； 2. 探头选择 1X 档，保证信号的保真度； 3. 探头使用接地弹簧，不用接地线以减少高频反射； 4. 直接接触或尽量靠近测试点，避免引入外界噪声干扰。 为什么在慢扫描或 ROLL 模式下探头校准信号有时显示一条直线？怎么解决这个 问题 答案： 这是因为波形因采样率不足发生了混淆。示波器处于慢扫描模式的时候其时间档 位已经处于 50ms 以上，而示波器当前的采样率是和时间档位成反比的，因此这 个时候其采样率已经很小了。当其当前采样率降到自带方波频率（1KHz）以下， 例如 500Sa/s 时，示波器就会在方波每个周期的同一位置（或上或下、时上时下） 进行数据采集，这样采集得到的点连接在一起后就成为一条直线了。 这种情况下应打开峰值检测，使用长存储或者减小时间档位以采集正确波形。 什么是示波器？ 答案： 示波器是形象地显示信号幅度随时间变化的波形显示仪器，是一种综合的信号特 性测试仪，是电子测量仪器的基本种类。他不仅可以显示出所测信号的波形，还 可以测量信号的诸如幅度和频率等参数。 示波器又分为模拟示波器、数字存储示波器、混合信号示波器和虚拟数字示波器 等。 其中，数字存储示波器简称 DSO（Digital Storage Oscilloscopes）,他是以数 字编码的形式储存信号的示波器。RIGOL 的 DS 系列都是数字示波器。 混合信号示波器常被称为 MSO（Mixed Signal Oscilloscopes）,其最大的特点 在于可以实现数字信号和模拟信号的混合测量，为时下流行的嵌入式开发提供了 极大的便利。 触发的概念 答案： 为了使扫描信号与被测信号同步而设定一些条件，将被测信号不断地与这些条件
所以叫浮地。在测试浮地信号时，因为系统中的所有点都可能对地有电压，如果 使用一般的测试方法就会因为探头接地夹的接入而造成短路，烧毁电气设备，严 重时甚至危及操作人员的生命安全。浮地信号的测量可以参考差分信号的测量， 主要有以下几种测量方法： A，当要求的精度不是很高时，可以使用 2 个通道进行测量，具体操作方法是使 用 2 根探头的探针分别接触 2 个测试点，将他们的接地夹相连，再使用示波器的 数学运算功能把 2 个通道的波形相减得到的结果就是所测波形，这里需要注意正 确设置减数和被减数，否则可能导致结果反相； B，精度要求较高时有 2 种方法：1.使用差分探头进行测量；2.使用隔离变压器 隔离示波器的电源。在使用隔离变压器时要注意，此时最好只使用 1 个通道，否 则可能会因为 2 个通道的共地而使结果不准。 示波器自动频率测量和硬件频率计测量的区别是什么？ 答案： 示波器的软件测量是对屏幕当前显示的内容进行计算测量的，而当示波器处于自 动触发状态时，其显示的波形是在不停的刷新的。对于一些规则信号，波形刷新 一次其各项参数并没有或者只有很小变化，因此示波器示数跳动的范围不是很 大，但是如果信号中用大量噪声或者本身就不是一个周期性的波形，那么示波器 显示的数字就会不停的跳动了，这时按下“STOP”就可以看到测量值在波形停下 来后也稳定下来；而硬件频率计则是示波器内部硬件电路对于输入信号的触发进 行计数计算得到的，因此同样一个信号，移动触发电平的位置，硬件频率计显示 的测试结果不同，而如果信号中有许多噪声叠加时，因为其触发没有规律可言， 硬件频率计的现实结果也就不停的跳动了。用户在使用时需要根据实际情况来选 择合适的测量方式进行测量。 什么是示波器的等效采样率？ 答案： 等效采样率对应于等效采样。 等效采样即重复采样，是弥补实时采样率不足的一种有效技术手段。 等效采样仅对周期信号或重复信号有效。 探头相关知识 答案： 示波器的探头有非常多的种类以及不同的性能，比如高压、差分、有源高速探头 等等，价格也由几百元人民币到一万美元不等。探头价格的主要决定因素是带宽 和功能。探头是示波器接触电路的部分，好的探头可以提供测试需要的保真度， 为了做到这一点，即使是无源探头，内部也必须有非常多的无源器件补偿电路（RC 网络）。 什么是存储深度？ 答案： 存储深度是指在示波器存储器中所能存储波形样本点的数量，常用 pts 作为单位 （points 的简写）。 波形存储时间=存储深度/采样率 示波器能存多长时间的波形，受什么参数影响 答案： 示波器的波形存储时间=存储深度/实时采样率，和存储深度成正比，和实时采样 率成反比。根本上来说，示波器能存多长时间的波形是由当前的时基档位和存储
数字示波器使用常识
什么是 RS-232 交叉线，什么是 RS-232 直通线？ 答案： RS-232 交叉线有 2 种：2 线交叉是指在 RS-232 的连接线 2 端中 2、3 线交叉；3 线交叉是指在 RS-232 的连接线 2 端中 2、3、5 线交叉。RS-232 直通线是指通过 标准连接器将不同类型的设备直接相连。RIGOL 的各种设备除了 DM3058 使用交 叉线以外都是用直通线。 数字万用表的 Crest factor（振幅因数）和 CMRR（共模抑制比） 解答： 振幅因数（巅值因子）是振幅与有效值之比。具有很高振幅因数的波形要求测量 仪表能承受很高的峰值电压，而同时又能测量小得多的 RMS 值。 共模抑制比为放大器对差模信号的电压放大倍数 Aud 与对共模信号的电压放大 倍数 Auc 之比，英文全称是 Common Mode Rejection Ratio，因此一般用简写 CMRR 来表示。 差模信号电压放大倍数 Aud 越大，共模信号电压放大倍数 Auc 越小，则 CMRR 越 大。此时差分放大电路抑制共模信号的能力越强，放大器的性能越好 示波器可以测电流吗？ 答案： 可以，使用符合 BNC 接口的电流探头即可，同时向探头制造商索要电流电压对应 表以进行手动的换算。 在使用探头为 1X 的时候对 485 通信设备进行测试的时候，造成通信错误，为什 么？ 答案： 因为探头 1X 的时候输入阻抗为 1M 欧，相对于 10X 档的 10M 欧阻值偏小。且该阻 抗并联到被测系统中，造成系统阻抗变小，影响了分压，并造成了通信故障 数字示波器的实时带宽定义是什么？ 答案： 数字示波器的实时带宽又称单次带宽，是指示波器在实时/单次采样过程中的带 宽值，受采样率的影响较大。 数字示波器的实时带宽主要受两方面的限制：示波器的模拟带宽和采样率。 示波器的模拟带宽由前端放大器的带宽决定；示波器实时带宽<=(采样率/5)。综 上，数字示波器的实时带宽等于模拟带宽和（采样率/5）之中的较小值。 示波器标称为 60MHz，是否可以理解为它最大可以测到 60MHz？ 答案： 60MHz 带宽示波器，并不意味着可以很好地测量 60MHz 的信号，根据示波器带宽 的定义，如果输入峰峰值为 1V 的 60MHz 的正弦波到 60MHz 带宽的示波器上，从 示波器上将看到 0.7V 左右的信号。 什么是示波器的波形捕获率，其有什么影响？ 答案： 波形捕获率是指示波器在单位时间内捕获波形的个数。数字示波器显示波形并不 是实时的，从更新到显示完毕这个时间内采样芯片依旧在不停地采集波形，但是 屏幕无法显示，这个时间就叫做示波器的死区时间。位于死区时间内的波形是不 能被观测的，这就导致了波形的遗失。示波器的捕获率越高其死区时间越小，漏
相比较，直到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的技术，我们就称为“触发”，而这些条件我们称 其为“触发条件”。 触发方式有自动触发、普通触发、单次触发等。 触发模式的形式很多，最常用最基本的就是边沿触发，另外还有脉宽触发、斜率 触发、视频触发和交替触发，在数字信号中还有码型触发和持续时间触发等。 什么是示波器的捕获率 答案： 示波器的捕获率是指示波器单位时间内捕获的波形数，常用 波形每秒（wfms/s） 作为单位（waveforms/s 的缩写）。 输出阻抗在高阻和 50 欧切换的时候，为什么输出没有变化？ 答案： 这是由于信号源的物理输出阻抗固定为 50 欧，输出阻抗的条件只是通过软件调 节信号源输出值的大小。 首先，切换输出阻抗的时候，信号的幅值设置会有随之改变，如：1KHz、2Vpp 的方波，输出阻抗为高阻，这时我们切换到 50 欧，此时我们再去看设置，已经 变成了 1KHz、1Vpp 的方波。但是我们还是设置示波器输入阻抗为高阻去观察这 个信号，那么测量所得的结果仍是 1KHz、2Vpp 的方波，这是因为示波器的输入 阻抗与信号源的输出阻抗不匹配造成的。这时我们需要去调整示波器的输入阻抗 为 50 欧，这样测得的结果才是正确的，为 1KHz、1Vpp 的方波。 外触发作用是什么？ 答案： 外触发信源可用于在两个通道上采集数据的同时在第三个通道上触发。例如，可 利用外部时钟或来自待测电路的信号作为触发信源。 什么是示波器的带宽 答案： 带宽是表征示波器观测信号频率范围的物理量，常用单位 MHz/GHz 来表示。通常 认为示波器测量信号的幅度下降为信号真实幅度的 70.7%（-3dB）所对应的频率 点就是示波器的带宽。这里的信号通常以正弦波为参考，其只有一次谐波。 示波器的带宽不足会导致波形幅度衰减和波形失真。 示波器所需带宽=被测信号的最高频率成分 X5 采样率不足对测试测量有什么影响？ 答案： 一、被测波形发生混淆； 二、造成波形的漏失 三、影响对高频信号的幅度和边沿测试 什么是示波器的实时采样率 答案： 实时采样率对应于实时采样。 实时采样率是表征示波器采样能力的物理量，指单位时间（1s）内示波器所采集 的点数（sample，简写为 Sa），通常用 MSa/s 或 GSa/s 来表示。 什么是浮地测试？如何进行浮地测试？ 答案： 浮地信号即信号系统的任何一点都与参考点没有电联系，而参考点通常为大地，
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失波形的几率就越小，所以在观测一些瞬态信号时使用波形捕获率越高的仪器， 观测到所要波形的几率就越高，即测试效率越高。 慢扫描模式和 ROLL 模式有什么共性和区别? 答案： 共性： 1. 均适用于观测低速信号； 2. 均会因采样率不足发生混淆。 区别： 1. 触发系统不同：慢扫描模式可以广泛使用示波器所配置的各种触发，观测所 需信号；ROLL 模式不带触发，所显即所采； 2. 显示方式不同：慢扫描模式从左向右显示波形，并存在预触发时间和扫描时 间；ROLL 模式从右向左显示波形，且因没有预触发，实时性和连续性较好； 3. 时基范围不同：慢扫描模式适用于 50ms/div 以上的档位；ROLL 模式适用于 500ms/div 以上的档位； 4. 采样率不同：同时基档位下的采样率对比，慢扫描模式更高。 使用带宽 100MHz 示波器测量 10MHz 正弦波，探头打到 1X 和 10X 结果怎么不一样？ 答案： 在实际测试时的带宽是指示波器带宽和探头组成的系统的一个综合带宽，而探头 在 1X 时的带宽只有 6MHz，测量 10MHz 的波形会有很大的衰减，因此将探头打到 10X（带宽达到满带宽）时的结果才是正确的。值得注意的是 250MHz 的示波器和 250MHz 的探头组合起来的系统带宽小于 250MHz，因此选择合适的探头对于示波 器的测试有极为重要的意义。 为什么使用万用表测试通电电路上的电阻不准？ 答案： 万用表测试电阻的时候是通过恒流源向被测电阻放电的方式进行的，已经在运行 的电路上其电阻已经有电流流过，会极大的影响准确度，甚至可能烧毁万用表， 因此当用欧姆档检测电路元件或电路系统时，必须首先切断被测装置或系统的供 电电源，如果被测对象中含有储电量较大的电容器时，还必须以适当的方式对其 放电，在确认被测部分没有电源性因素的前提下，方可进行测量，否则不但测试 结果不准确且极易损坏万用表。 为什么万用表自动挡位和手动档位测试结果不一致？ 答案： 使用万用表时，用自动挡位测量，万用表和根据测量值以及机器内置的跳变值自 动选择合适的流程，而手动选择量程时如果选择的量程和机器选择的不一样，则 会因为标准值等的选取不同而造成一定的差异。在同样的档位下，自动测量和手 动档位设置测量的测试结果没有物理性差别。 如何用数字示波器测量市电？ 答案： 测量市电的关键点有如下两个： 1. 保证市电的峰峰值在示波器的量程范围内，否则看不到完整的波形。市电有 效值是 220V，对于具有最大 10V/div 的垂直量程的数字示波器，在 10X 探头的 辅助下，可以测试最大 800V 峰峰值的电压； 2. 保证无源探头的接地夹接地（不是接零线！）。零线是有电压存在的（可以用 数字万用表验证），用探头的接地夹接触会直接造成短路。