示波器數(shù)字示波器一直是工程師設(shè)計(jì),、調(diào)試產(chǎn)品的好幫手,。但隨著計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體和通信技術(shù)的發(fā)展,，電路系統(tǒng)的信號時(shí)鐘速度越來越快,，信號上升時(shí)間也越來越短，導(dǎo)致因底層模擬信號完整性問題引發(fā)的數(shù)字錯(cuò)誤日益突出,。針對這些新的測試挑戰(zhàn),，示波器供應(yīng)商不斷推出了性能更好的數(shù)字示波器。但要想準(zhǔn)確快速地對系統(tǒng)信號進(jìn)行分析,，測量時(shí)還有很多新的因素必須考慮,。如儀器速度能否跟上被測信號的變化、帶寬是否足夠,、測量方法會不會引入干擾,，甚至還有所使用的探頭是否合適等等。
問題1：每臺示波器都有一個(gè)頻率范圍,，比如10M,、60M、100M……,，我手頭用的示波器標(biāo)稱為60MHz,，是不是可以理解為它最大可以測到60MHz？可我用它測4.1943MHz的方波時(shí)都測不到,，這是什么原因,？
答：60MHz帶寬示波器，并不意味著可以很好地測量60MHz的信號,。根據(jù)示波器帶寬的定義,，若輸入峰峰值為1V的60MHz正弦波到60MHz帶寬示波器上，您在示波器上將看到0.707V的信號(30%幅值測量誤差),。如果測試方波,，選擇示波器的參考標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是信號上升時(shí)間，示波器帶寬＝0.35/ 信號上升時(shí)間×3,，此時(shí)您的上升時(shí)間測量誤差為5.4%左右,。
示波器的探頭帶寬也很重要，若使用的示波器探頭包括其前端附件構(gòu)成的系統(tǒng)帶寬很低,，將會使示波器帶寬大大下降,。如若使用20MHz帶寬的探頭，則能實(shí)現(xiàn)的最大帶寬是20MHz，如果在探頭前端使用連接導(dǎo)線,，將會進(jìn)一步降低探頭性能,，但對4MHz左右方波不應(yīng)有太大影響，因?yàn)樗俣炔皇呛芸臁?br />
另外還要看一下示波器使用手冊,，有的60MHz示波器在1:1設(shè)置下,，其實(shí)際帶寬將銳減到6MHz以下，對于4MHz左右的方波,，其三次諧波是12MHz,，五次諧波是20MHz，若帶寬降到6MHz,，對信號幅值衰減很大,，即使能看到信號也絕對不是方波，而是幅值被衰減了的正弦波,。
當(dāng)然,，測不出信號的原因可能有多種，如探頭接觸不好(該現(xiàn)象很容易排除),，建議用BNC電纜連接一函數(shù)發(fā)生器,，檢驗(yàn)該示波器本身有沒有問題，探頭有沒有問題,，如有問題,，可和廠家直接聯(lián)系。
問題2：有些瞬時(shí)信號稍縱即失,，如何捕捉并使其重現(xiàn),？
答：將示波器設(shè)置成單次采集方式(觸發(fā)模式設(shè)置成Normal，觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),，并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,，然后將掃描方式設(shè)置成單次方式)，注意示波器的存儲深度將決定您能采集信號的時(shí)間以及能用到的最大采樣速率,。
問題3：在PLL中周期抖動(dòng)可以衡量一個(gè)設(shè)計(jì)的好壞,，但是要精確測量卻非常困難，有什么方法和技巧嗎,？
答：在使用示波器時(shí),，要注意其本身的抖動(dòng)相關(guān)指標(biāo)是否滿足您的測試需求，如示波器本身的觸發(fā)抖動(dòng)指標(biāo)等,。同時(shí)要注意使用不同的探頭和探頭連接附件時(shí),，若不能保證示波器的系統(tǒng)帶寬，測量結(jié)果也會不準(zhǔn)確,。另外關(guān)于PLL設(shè)置時(shí)間的測量,，可使用示波器+USB-GPIB適配器+軟件選件來完成,，也可用較為便宜的調(diào)制域分析儀。
問題4：為什么我的示波器有時(shí)候抓不到經(jīng)過放大后的電流信呢?
答：如果信號的確存在,，但示波器有時(shí)能抓到有時(shí)抓不到，這就可能和示波器的設(shè)置有關(guān)系,。通?？蓪⑹静ㄆ饔|發(fā)模式設(shè)置成Normal，觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),，并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,，然后將掃描方式設(shè)置成單次方式。如果這種方式還不行,，那就可能是儀器出了問題,。
問題5：如何測量電源紋波？
答：可以先用示波器將整個(gè)波形捕獲,，然后將關(guān)心的紋波部分放大來觀察和測量(自動(dòng)測量或光標(biāo)測量均可),，同時(shí)還要利用示波器的FFT功能從頻域進(jìn)行分析。
問題6：新型數(shù)字示波器怎樣用于單片機(jī)開發(fā),？
答：I2C總線信號一般工作速率不超過400Kbps,，最近也出現(xiàn)了幾Mbps的芯片，有的示波器在設(shè)置觸發(fā)條件時(shí),，無需顧及不同速率的影響,，但對其它總線，如CAN總線,，則需要先在示波器上設(shè)置CAN總線當(dāng)前的實(shí)際工作速率以便示波器能正確理解協(xié)議,，并正確觸發(fā)。若想對Inter-IC總線信號進(jìn)行進(jìn)一步的分析,，如協(xié)議級分析,，可使用邏輯分析儀，但相對來說價(jià)格比較高,。
問題7：關(guān)于模擬和數(shù)字示波器比較的問題：1,、模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí)，哪個(gè)更有優(yōu)勢(例如在過零點(diǎn)和峰值時(shí),，觀察1%以下寄生波形),？2、數(shù)字示波器一般提供在線顯示均方根值,，它的精度一般是多少,？
答：1)觀察1%以下寄生波形，無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器,，觀察精度都不是很好,。模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高,，如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是±3%，這并不比數(shù)字示波器(通常精度為1～2%)更具優(yōu)勢,，而且對細(xì)節(jié),，數(shù)字示波器的自動(dòng)測量功能比模擬示波器的人工測量更精確。
2)對于示波器的幅值測量精度,，很多人用A/D位數(shù)來衡量,。實(shí)際上，隨著您所用的示波器帶寬,、實(shí)際采樣率設(shè)置等,，它會有所變化。若帶寬不夠,，本身帶來的幅值測量誤差就很大,，若帶寬夠了，采樣設(shè)置很高,，實(shí)際的幅值測量精度也不如采樣率低時(shí)候的精度(您有時(shí)可參考示波器的用戶手冊,，它可能會給出不同采樣率下，示波器的A/D實(shí)際有效位數(shù)),?？偟膩碇v，示波器測量幅值,，包括均方根值的精度往往不如萬用表,，同理，測量頻率它不如頻率計(jì)數(shù)器,。
問題8：毛刺觸發(fā)指標(biāo)有什么意義(例如5ns),？假如有一個(gè)100MHz示波器，測量的方波信號大約是10M左右,，而且是占空比1:1左右的方波,，設(shè)想一下，一個(gè)10M的方波,，它的正向或負(fù)向的脈寬都是50ns,，那么在什么樣的情況下能真正用到5ns這個(gè)性能呢？
答：毛刺/脈寬觸發(fā)一般有兩種典型應(yīng)用場合,，一是同步電路行為,，如利用它來同步串行信號，或?qū)τ诟蓴_非常嚴(yán)重的應(yīng)用無法用邊沿觸發(fā)正確同步信號時(shí),，脈寬觸發(fā)就是一個(gè)選擇,；另一是用來發(fā)現(xiàn)信號中的異常現(xiàn)象,，如因干擾或競爭引起的窄毛刺,，由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn),，必須用毛刺觸發(fā)來捕獲(也有一種方法是峰值檢測方式，但峰值檢測方法有可能受其最大采樣率的限制,，所以一般是只能看而不能測),。在問題所提的例子中，若被測對象的脈沖寬度是50ns,，而且該信號沒有任何問題,，也就是說沒有因干擾、競爭等問題引起的信號畸變或變窄,，那么用邊沿觸發(fā)就可同步該信號，無需使用毛刺觸發(fā),。根據(jù)不同的應(yīng)用,，未必會使用到5ns這個(gè)指標(biāo)，一般用戶將脈寬觸發(fā)設(shè)置為10ns～30ns,。
問題9：在選擇示波器時(shí),，一般考慮最多的是帶寬，那么在什么情況下要對采樣速率有所考慮呢,？
答：取決于被測對象,。在帶寬滿足的前提下，希望最小采樣間隔(采樣率的倒數(shù))能夠捕捉到您需要的信號細(xì)節(jié),。業(yè)界有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗(yàn)公式,，但基本上都是針對示波器帶寬得出的，實(shí)際應(yīng)用中,，最好不用示波器測相同頻率的信號,。若在選型時(shí)，對正弦波選擇示波器帶寬應(yīng)是被測正弦信號頻率的3倍以上,，采樣率是帶寬的4到5倍,，也即實(shí)際上是信號的12到15倍；若是其它波形,，要保證采樣率足以捕獲信號細(xì)節(jié),。若您正在使用示波器，可通過以下方法驗(yàn)證采樣率是否夠用：將波形停下來,，放大波形,，若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值)就說明采樣率不夠，否則無礙,。另外也可用點(diǎn)顯示來分析采樣率是否夠用,。
問題10：如何理解"考核波形采樣率夠不夠時(shí)，將波形停下來,，放大波形,，若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值)就說明采樣率就不夠,，否則無礙。也可用點(diǎn)顯示來分析采樣率是否夠用,。",？
答：我有幸給用戶做過實(shí)測，曾親歷這種現(xiàn)象,。當(dāng)時(shí)被測對象是一種看上去很隨機(jī)且高速變化的信號,，用戶將觸發(fā)電平設(shè)在-13V左右。波形采集下來后想放大測量細(xì)節(jié)時(shí),，卻發(fā)現(xiàn)改變示波器時(shí)基(SEC/DIV)設(shè)置時(shí),，信號幅值突然變小，我當(dāng)時(shí)將示波器改成點(diǎn)顯示,，發(fā)現(xiàn)好像是點(diǎn)數(shù)(存儲深度)不夠,，但我比較點(diǎn)顯示和矢量顯示后，發(fā)現(xiàn)若矢量顯示有一定可信性,，那么就是當(dāng)前的兩個(gè)采樣間隔(采樣率的倒數(shù))中信號有突變,，但未能被采集到(采樣間隔不夠細(xì)，即采樣率不夠高),。我換了一臺同樣存儲深度但采樣率較高的示波器,，發(fā)現(xiàn)問題消失了。
存儲深度也會影響示波器能用到的實(shí)際最大采樣率,。存儲深度太淺可能是個(gè)問題,，因?yàn)榇鎯ι疃瓤赡芟拗颇軐?shí)際用到的最大采樣速率，但實(shí)質(zhì)上是采樣率不夠,，丟失了信號細(xì)節(jié),。存儲深度不夠深，可能會導(dǎo)致實(shí)際采樣率不高,，這一點(diǎn)跟廠家提供的指標(biāo)關(guān)系不大,。
