示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)（這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理）。在被測(cè)信號(hào)的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，還可以用它測(cè)試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等，那么使用示波器的需要注意哪些問(wèn)題呢？

　　1、使用一臺(tái)標(biāo)稱100MHz的DSO示波器，測(cè)量一個(gè)高頻開關(guān)幅值400V，f=50M，示波器如何描繪出它的波形和上升時(shí)間？

　　答：

　　①示波器的帶寬是以正弦波幅度衰減－3dB點(diǎn)為帶寬定義的。

　　②數(shù)字示波器中對(duì)于波形和上升時(shí)間的描繪都是通過(guò)實(shí)時(shí)采樣電路和高速A/D變換器獲得波形數(shù)據(jù)，再通過(guò)插值運(yùn)算得到的。

　　③在泰克的示波器中，有實(shí)時(shí)的處理電路完成所謂的正弦內(nèi)插功能，在信號(hào)采集電路部分完成。當(dāng)然，很多示波器也是通過(guò)示波器的主處理器進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算完成的，這個(gè)時(shí)候會(huì)花比較多的時(shí)間。

　　④對(duì)于您測(cè)量的信號(hào)，恐怕使用100MHz的示波器是無(wú)法進(jìn)行。50MHz的方波，理論上應(yīng)該使用450MHz以上的示波器才能將信號(hào)中最重要的9次以下諧波準(zhǔn)確重新，從而保證波形不失真。更何況，您恐怕還要考慮信號(hào)上升時(shí)間的問(wèn)題，理論上，示波器的上升時(shí)間應(yīng)該比信號(hào)快5倍以上。

　　⑤探頭也一樣，由于普通探頭在測(cè)量高壓的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生高頻失真的效應(yīng)，您應(yīng)該采用特別的差分探頭或者高壓探頭比如，泰克的P5205，P5100進(jìn)行測(cè)量。

　　2、如何在模擬電路用好數(shù)字示波器，比如測(cè)音頻放大器的小信號(hào)，電源的雜波等？

　　答：要注意的問(wèn)題有：

　　①示波器的接地問(wèn)題，示波器的機(jī)殼和探頭的參考地線都是連接地線的，因此良好的接地是測(cè)量干擾的首要條件。

　　②示波器參考地線引入的干擾問(wèn)題，由于普通探頭通常都有一段接地線，會(huì)與待測(cè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)類似環(huán)形天線的干擾路徑，引入比較大的干擾，因此要盡量減少這一干擾，可以采用的方法是將探頭帽拿掉，不使用探頭上引出的地線，而直接使用探頭尖端和探頭內(nèi)的地點(diǎn)接觸待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。

　　③使用差分測(cè)量的方法，消除共模噪聲。泰克提供一系列的差分探頭，比如專門針對(duì)小信號(hào)的ADA400A可以測(cè)量到幾百微伏，用于高速信號(hào)測(cè)量的P7350提供高達(dá)5GHz的帶寬。

　　④在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集（Hi-Res）的信號(hào)捕獲模式，可以過(guò)濾信號(hào)上疊加的隨機(jī)噪聲。

　　3、在測(cè)量離板信號(hào)線的傳導(dǎo)騷擾時(shí)，發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)特定頻點(diǎn)（一個(gè)是659K另一個(gè)是1.977K）上有兩個(gè)很大的噪聲信號(hào)。初步分析是由于板上的開關(guān)電源芯片引起的，如何使用示波器測(cè)量這樣的噪聲信號(hào)？

　　答：示波器可以測(cè)試噪聲信號(hào)有幾個(gè)考慮的因素：

　　①被測(cè)信號(hào)的幅度，是否為小信號(hào)，示波器配合探頭可以測(cè)試uA?級(jí)的信號(hào)。

　　②被測(cè)信號(hào)的頻率。

　　③探頭的連接方式不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲，影響測(cè)試結(jié)果。

　　4、在用泰克的示波器時(shí)，如何理解Holdoff這個(gè)參數(shù)？

　　答：Holdoff（觸發(fā)釋抑）的含義是暫時(shí)將示波器的觸發(fā)電路封閉一段時(shí)間（即釋抑時(shí)間），在這段時(shí)間內(nèi)，即使有滿足觸發(fā)條件的信號(hào)波形點(diǎn)示波器也不會(huì)觸發(fā)。在數(shù)字示波器中也會(huì)用百分比來(lái)表示，意義是整個(gè)記錄長(zhǎng)度或者整個(gè)屏幕的百分比。

　　示波器的觸發(fā)部分的作用就是穩(wěn)定的顯示波形，觸發(fā)釋抑也是為了穩(wěn)定顯示波形而設(shè)置的功能。主要針對(duì)大周期重復(fù)而在大周期內(nèi)有很多滿足觸發(fā)條件的不重復(fù)的波形點(diǎn)而專門設(shè)置的。比如圖中所示，圖中紅色的點(diǎn)都可以滿足觸發(fā)條件，如果不用釋抑功能，觸發(fā)點(diǎn)將不固定，造成顯示不穩(wěn)定，使用觸發(fā)釋抑后，每次都在同一個(gè)點(diǎn)觸發(fā)，因此可以穩(wěn)定顯示。

　　此外，對(duì)于調(diào)幅信號(hào)等也一樣要使用觸發(fā)釋抑。詳情請(qǐng)參見泰克文章《示波器XYZ》。

　　5、關(guān)于holdoff，所謂觸發(fā)與非觸發(fā)，示波器對(duì)采集信號(hào)的處理有什么區(qū)別？

　　答：對(duì)于數(shù)字示波器，不論是否觸發(fā)，示波器實(shí)際上都是在不斷地采集波形，但是如果只有穩(wěn)定的觸發(fā)才能有穩(wěn)定的顯示。也會(huì)出現(xiàn)這種狀況，示波器觸發(fā)電路的模式處于“自動(dòng)”模式，即不論是否滿足觸發(fā)條件都進(jìn)行波形顯示。如果使用“通常”Normal模式，不滿足觸發(fā)條件就不會(huì)顯示波形。

　　6、關(guān)于holdoff，如果在水平時(shí)間分辨率不變的前提下，是否百分比設(shè)置越大（對(duì)應(yīng)信號(hào)顯示逐漸穩(wěn)定）那么就意味著信號(hào)的周期越長(zhǎng)？

　　答：是的，百分比越大，釋抑時(shí)間越長(zhǎng)。

　　7、如何使用示波器測(cè)量差分信號(hào)？

　　答：最好的方法是選用差分探頭，這時(shí)測(cè)到的信號(hào)最為真實(shí)客觀；若沒(méi)有差分探頭，可使用兩個(gè)差分探頭接到示波器的兩個(gè)通道上(如Ch1,Ch2)，然后用數(shù)學(xué)運(yùn)算，得到ch1-ch2的波形并進(jìn)行分析，這時(shí)盡量保持兩根探頭完全一樣，示波器兩個(gè)通道的Vertical scale(每格多少伏)設(shè)置一樣，否則，誤差會(huì)較大。

　　8、怎樣用示波器測(cè)量出USB總線上的差分信號(hào)？

　　答：USB信號(hào)的測(cè)試分為2種情況：

　　第一種是需要進(jìn)行符合USB組織定義USB1.1/2.0總線的物理層測(cè)試規(guī)范，只有通過(guò)USB一致性測(cè)試后方可打上USB標(biāo)識(shí)。USB物理層一致性測(cè)試分為很多個(gè)測(cè)試項(xiàng)目,主要是考察USB信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量如何，象

　　Signal Quality Test

　　Droop&Drop Test

　　Inrush Current Test

　　HS Specific Tests

　　Chirp Test

　　Monotonic Test

　　Receiver sensitivity Test

　　Impedance Test(TDR)等等。

　　第二種情況是僅觀測(cè)USB總線上的信號(hào)，可以選擇合適的差分探頭連接到D+,D-，直接進(jìn)行USB信號(hào)的觀測(cè)。USB2.0信號(hào)速度比較快，上升時(shí)間為幾百皮秒，為了保證信號(hào)的保真度測(cè)試，需要選擇大于2GHz的示波器和差分探頭進(jìn)行測(cè)試。

　　9、PCB板上的高速信號(hào)特征：XAUI接口3.125GBd串行差分信號(hào)：60ps，請(qǐng)問(wèn)需要多高帶寬的示波器才能精確測(cè)量？測(cè)量誤差可達(dá)多少？

　　答：對(duì)XAUI接口3.125GBd串行差分信號(hào)，聽起來(lái)有點(diǎn)象InfiniBand信號(hào)，用正弦內(nèi)插的方式，或類似等效采樣的方式來(lái)采集，但由于本身帶寬和觸發(fā)抖動(dòng)等因素，在其測(cè)量100ps~130ps范圍內(nèi)的上升時(shí)間時(shí)，采用7GHz差分探頭可保證誤差<3%，對(duì)于<80ps的上升時(shí)間測(cè)量，其誤差會(huì)大于10%,雖然這已經(jīng)是實(shí)時(shí)示波器中最好的方案，單就上升時(shí)間測(cè)量而言，最精確的方案是是德科技的網(wǎng)絡(luò)分析儀(需配上物理層分析軟件)，因?yàn)槠鋷捒筛哌_(dá)50GHz。

　　10、對(duì)時(shí)鐘的相位噪聲參數(shù)的要求很高的設(shè)計(jì)，需要考慮哪些關(guān)鍵性的問(wèn)題來(lái)降低相位噪聲？

　　答：在ADC,DAC的器件中衡量性能有很多項(xiàng)指標(biāo)：象位數(shù)、轉(zhuǎn)換速度、DC精度、開關(guān)性能、動(dòng)態(tài)性能（SNR,SINAD,IMD）等等。

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