示波器常识100问

1． 对一个已规划完结的产品，怎么用示波器经行检测剖析其可靠性？
　　答：示波器早已成为检测电子线路最有用的东西之一，经过调查线路要害节点的电压电流波形能够直观地查看线路作业是否正常，验证规划是否恰当。这对进步可靠性极有协助。当然对波形的正确剖析判别有赖于工程师自身的经历。
　　2． 决议示波器探头价格的首要要素是什么？
　　答：示波器的探头有十分多的品种，不同的功用，比方高压，差分，有源高速探头等等，价格也从几百人民币到挨近一万美元。价格的首要决议要素当然是带宽和功用。探头是示波器触摸电路的部分，好的探头能够供给测验需求的保真度。为做到这一点，即便无源探头，内部也有必要有十分多的无源器材补偿电路(RC网络)。
　　3． 一般的示波器探头的运用寿数有多长时刻？探头需不需求定时的标定？
　　答：示波器的探头寿数不好说，取决于运用环境和办法。
　　标准关于探头没有清晰的计量规则，可是关于无源探头，至少在替换探头，探头交流通道的时分，有必要进行探头补偿调整。一切有源探头在运用前应该有至少20分钟的预热，有的有源探头和电流探头需求进行零点漂移调整。
　　4． 什么是示波器的实时采样率？
　　答：实时采样率是指示波器一次收集(一次触发)采样距离的倒数。据了解，现在业界的最高水平是四个通道一起运用。
　　5． 什么是示波器的等效时刻采样？
　　答：等效时刻采样指的是示波器把屡次收集(屡次触发)收集到的波形拼凑成一个波形，每次采样速率或许很慢，两次收集触发点有必定的偏移，最终构成的两个点间的最小采样距离的倒数称为等效采样速率。其目标能够抵达很高，如1ps。
　　6． 什么是功率因数？怎么怎么丈量？
　　答：功率因数：在直流电路里，电压乘电流便是有功功率。但在交流电路里，电压乘电流是视在功率，而能起到作功的一部分功率（即有功功率）将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数，以COSΦ表明，其实最简略的丈量办法便是丈量电压与电流之间的相位差，得出的成果便是功率因数。
　　7． 怎么表达和测验功率密度？
　　答：功率密度便是单位体积里的功率，一般电源里用W/in3。
　　8． 有无办法运用示波器测出高频变压器或电感磁芯的作业状况？
　　答：TEK推出的功率测验计划里就有一项功用——B-H曲线的剖析，它能反响磁芯的作业状况，还能测出动态电感值，并得出磁芯损耗。
　　9． 开关电源的噪声有多种如布线不合理引起的穿插搅扰、电感漏磁、二极管反向尖峰…等引起噪声，怎么用示波器辨别？
　　答：TEK的TDS5000示波器上有频域剖析、剖析噪声的频率段就能剖分出噪声的品种，才好用相应的处理办法。示波器只能供给数据剖析和波段形显现。
　　10． 用示波器怎样能够测验到最初电源的幅射？
　　答：开关电源存在幅射搅扰，一般做法是设法探出搅扰源，然后再去屏蔽它。用示波器能够傅立叶改换的功用剖析其频率成份构成，依据频率规模，然后判别搅扰的品种。
　　11． 在反激式电源规划进程傍边，经常会由于变压器漏感大，而使变压器的转化功率下降，绕制时选用初级中心夹绕次级的办法依然不大抱负。变压器绕制有什么技巧吗？
　　答：将大功率的输出绕组绕在里边，尽量接近原边，加强巧合。
　　12． 有没有能剖析开关损耗的示波器？
　　答：泰克的电源测验体系即TDS5000系列数字荧光示波器加上TDSPWR2功率剖析软件就能够轻松的剖析开关损耗以及每周期的功率损耗乃至包含RDS ON。
　　13． 示波器能否进行傅立叶分化？
　　答：现代数字示波器大多具有FFT功用，其间上述体系乃至能够按EN61000－3－2标准对电流谐波进行预测验。
　　14． 示波器能否进行滤波处理？如对PWM波进行低通滤波？
　　答：TDS5000能够进行20MHz，150MHz低通滤波，还能够进行一种称之为高分辨率收集的数字低通滤波，在此种形式中采样点的笔直分辨率可从8bits进步到12bits，上述体系能够输出像比方PWM这样的信号依照脉宽改变的趋势的相似正弦波波形。
　　15． 运用数字示波器时，对B触发和触发电平的设置与被测信号有什么准则？
　　答：泰克的示波器支撑A,B trigger功用，简略说便是能够双事情序列触发，当挑选A-B seq时，A事情作为主触发，合作B事情捕获杂乱的波形。触发办法为A事情arm触发体系，当界说的B事情呈现时在B事情处触发。具体具体的触发阐明，请参阅示波器的手册。
　　16． 怎么用TDS3052B丈量载波频率为几十K，调制波频率为电源频率的已调波的最大值？
　　答：工频输入或许为低频的50Hz/60Hz，一起载波为几十K，一个工频周期为20ms左右，假如示波器需求观测20ms信号，即示波器的duration收集窗口至少为2ms/div ×10格, 一起依据几十k的载波信号，确认示波器的采样率。最终能够估算出需求的收集内存长度，判别是否能够满意测验要求。
　　17． 运用一台标称100MHz的DSO示波器，丈量一个高频开关幅值400V，f=50M，示波器怎么描绘出它的波形和上升时刻？
　　答：① 示波器的带宽是以正弦波起伏衰减－3dB点为带宽界说的。
　　② 数字示波器中关于波形和上升时刻的描绘都是经过实时采样电路和高速A/D改换器取得波形数据，再经过插值运算得到的。
　　③ 在泰克的示波器中，有实时的处理电路完结所谓的正弦内插功用，在信号收集电路部分完结。当然，许多示波器也是经过示波器的主处理器进行数学运算完结的，这个时分会花比较多的时刻。
　　④ 关于您丈量的信号，恐怕运用100MHz的示波器是无法进行。50MHz的方波，理论上应该运用450MHz以上的示波器才干将信号中最重要的9次以下谐波准确从头，然后确保波形不失真。更何况，您恐怕还要考虑信号上升时刻的问题，理论上，示波器的上升时刻应该比信号快5倍以上。
　　⑤ 探头也相同，由于一般探头在丈量高压的时分会发生高频失真的效应，您应该选用特别的差分探头或许高压探头比方，泰克的P5205，P5100进行丈量。
　　18． 怎么在模仿电路用好数字示波器，比方测音频放大器的小信号，电源的杂波等？
　　答：要注意的问题有：
　　① 示波器的接地问题，示波器的机壳和探头的参阅地线都是衔接地线的，因而杰出的接地是丈量搅扰的首要条件。
　　② 示波器参阅地线引进的搅扰问题，由于一般探头一般都有一段接地线，会与待测点构成一个相似环形天线的搅扰途径，引进比较大的搅扰，因而要尽量削减这一搅扰，能够选用的办法是将探头帽拿掉，不运用探头上引出的地线，而直接运用探头顶级和探头内的地址触摸待测点进行丈量。
　　③ 运用差分丈量的办法，消除共模噪声。泰克供给一系列的差分探头，比方专门针对小信号的ADA400A能够丈量到几百微伏，用于高速信号丈量的P7350供给高达5GHz的带宽
　　④ 在泰克的许多示波器里供给高分辨率收集（Hi-Res）的信号捕获形式，能够过滤信号上叠加的随机噪声。
　　19． 在丈量离板信号线的传导打扰时，发现在两个特定频点（一个是659K另一个是1.977K）上由两个很大的噪声信号。开始剖析是由于板上的开关电源芯片引起的，怎么运用示波器丈量这样的噪声信号？
　　答：示波器能够测验噪声信号有几个考虑的要素：
　　① 被测信号的起伏，是否为小信号， 示波器合作探头能够测验uA级的信号
　　② 被测信号的频率。
　　③ 探头的衔接办法不妥会发生噪声，影响测验成果。
　　20． 在用泰克的示波器时，怎么了解Holdoff这个参数？
　　答：Holdoff（触发释抑）的含义是暂时将示波器的触发电路封闭一段时刻（即释抑时刻），在这段时刻内，即便有满意触发条件的信号波形点示波器也不会触发。在数字示波器中也会用百分比来表明，含义是整个记载长度或许整个屏幕的百分比。
　　示波器的触发部分的效果便是安稳的显现波形，触发释抑也是为了安稳显现波形而设置的功用。首要针对大周期重复而在大周期内有许多满意触发条件的不重复的波形点而专门设置的。比方图中所示，图中赤色的点都能够满意触发条件，假如不必释抑功用，触发点将不固定，形成显现不安稳，运用触发释抑后，每次都在同一个点触发，因而能够安稳显现。
　　此外，关于调幅信号等也相同要运用触发释抑。详情请拜见泰克文章《示波器XYZ》。
　　21． 关于holdoff，所谓触发与非触发，示波器对收集信号的处理有什么差异？
　　答：关于数字示波器，不管是否触发，示波器实践上都是在不断地收集波形，可是假如只要安稳的触发才干有安稳的显现。也会呈现这种状况，示波器触发电路的形式出于“主动”形式，即不管是否满意触发条件都进行波形显现。假如运用“一般”Normal形式，不满意触发条件就不会显现波形。
　　22． 关于holdoff，假如在水平时刻分辨率不变的前提下，是否百分比设置越大（对应信号显现逐步安稳）那么就意味着信号的周期越长？
　　答：是的，百分比越大，释抑时刻越长。
　　23． 怎么运用示波器丈量差分信号？
　　答：最好的办法是选用差分探头，这时测到的信号最为实在客观；若没有差分探头，可运用两个差分探头接到示波器的两个通道上(如Ch1, Ch2)，然后用数学运算，得到ch1-ch2的波形并进行剖析，这时尽量坚持两根探头完全相同，示波器两个通道的Vertical scale ( 每格多少伏)设置相同，不然，差错会较大。
　　24． 怎样用示波器丈量出USB总线上的差分信号？
　　答：USB 信号的测验分为2种状况：
　　第一种是需求进行契合USB安排界说USB1.1/2.0总线的物理层测验标准，只要经过USB一致性测验后方可打上USB标识。USB物理层一致性测验分为许多个测验项目,首要是调查USB信号的信号质量怎么，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。
　　第二种状况是仅观测USB总线上的信号，能够挑选适宜的差分探头衔接到D+, D-，直接进行USB信号的观测。USB2.0信号速度比较快，上升时刻为几百皮秒，为了确保信号的包真度测验，需求挑选大于2GHz的示波器和差分探头进行测验。
　　25． PCB板上的高速信号特征：XAUI接口3.125GBd串行差分信号：60ps，请问需求多高带宽的示波器才干准确丈量？丈量差错可达多少？
　　答：对XAUI接口3.125GBd 串行差分信号，听起来有点象InfiniBand 信号，用正弦内插的办法，或相似等效采样的办法来收集，但由于自身带宽和触发颤动等要素，在其丈量100ps ~ 130ps规模内的上升时刻时，选用7GHz差分探头可确保差错<3%，关于< 80ps的上升时刻丈量，其差错会大于10%, 尽管这已经是实时示波器中最好的计划，单就上升时刻丈量而言，最准确的计划是安捷伦的网络剖析仪(需配上物理层剖析软件)，由于其带宽可高达50GHz。
　　26． 对时钟的相位噪声参数的要求很高的规划，需求考虑哪些要害性的问题来下降相位噪声？
　　答：在ADC,DAC的器材中衡量功用有许多项目标：象位数、转化速度、DC精度、开关功用、动态功用（SNR, SINAD,IMD）等等。
　　27． 对时钟的相位噪声参数的要求很高的规划，怎样丈量相位噪声？
　　答：从示波器的视点来看，能够测验ADC,DAC的模仿和数字信号的起伏，时刻，转化后的信号质量，转化速度，时钟和数据的树立/坚持时刻等参数，还能够经过TDS示波器中的高档运算功用（频谱剖析功用）来定性丈量SNR,SINAD等参数。
　　28． 由于或许需求引进外界的时钟，这样时钟存在2选1的问题，此刻用什么计划才干使相位噪声的恶化最小？
　　答：首先要剖析颤动发生的来历，示波器来剖析颤动是一个很好的东西，现在能够运用TDS5000B/6000B/7000B系列示波器合作颤动剖析软件进行完全颤动剖析，象确认颤动(Dj)，随机颤动(Rj)，Rj和Dj的别离，最终经过剖析形成颤动的原因来消除颤动。
　　29． 在示波器上看波形时，用外触发和自触发来看有何差异？
　　答：示波器的一般触发是边缘触发，其触发条件有2个，触发电平缓触发边缘；即：信号的上升沿（或许下降沿）抵达某一特定电平（触发电平）时，示波器触发。 示波器只要在信号自触发有问题的时分才会运用外触发，没有哪一个更好的问题。而这种问题一般或许是，信号比较杂乱， 有许多满意触发条件的点，无法每次在同一方位触发，然后得到安稳的显现。这时需求运用外触发。举例如下：
　　观测上面的信号，由于ABCD各点都会触发，示波器显现波形将不能安稳。这时能够运用下面的信号作为触发信号，示波器将得到能够悉数周期的显现。
　　30． TDS3032B的带宽是300MHz，采样频率为2.5G/s，采样频率为带宽的8倍。请问带宽和采样频率之间有什么固定联系？咱们也有一款其它厂家的示波器，带宽100MHz、采样频率只要200MHz。为什么两个示波器的带宽采样频率比相差这么大？
　　答：带宽是示波器最重要的目标，由于在数字示波器中有ADC，它的采样率理论上需求满意Nyquist采样规律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需求采2个点，不然会形成混叠。可是在实践上还取决于许多其它的要素，比方波形的重构算法等。泰克示波器选用先进的波形重构算法，被测信号的每个周期只需求2.5个点就能够重构波形。也有的示波器选用线性插值算法，或许就需求10个点。一般采样率是带宽的4－5倍就能够比较准确地再现波形。
　　泰克的TDS3000B系列是“实时采样”示波器，即，它的单次带宽（捕获单次信号的才干）＝重复带宽，您所说的另一种示波器的单次带宽明显不到100MHz，您能够看一下它的目标。
　　31． 示波器目标中的带宽怎么了解？
　　答：带宽是示波器的根本目标，和放大器带宽的界说相同，是所谓的－3dB点，即，在示波器的输入加正弦波，起伏衰减为实践起伏的70.7%时的频率点称为带宽。也便是说，运用100MHz带宽的示波器丈量1V，100MHz的正弦波，得到的起伏只要0.707V。这还仅仅正弦波的景象。因而，咱们在挑选示波器的时分，为抵达必定的丈量精度，应该挑选信号最高频率5倍的带宽。
　　32． 丈量体系的总带宽怎么取得？
　　答：丈量体系的总带宽＝0.35/上升时刻(1GHz以下示波器)。
　　33． 在带宽必定的条件下，采样频率太大是否也没有太大的含义？
　　答：带宽是约束被测信号高频重量被捕获的根本条件。运用泰克的示波器每个被测信号周期只需2.5个点就能够最大极限的重构波形。其它一些示波器需求大于4个样点/周期，即100MHZ带宽示波器单次收集至少需求400MS/s的采样率，有些示波器乃至需求10个点（线性内插技能）才干确保收集信号有含义。
　　34． 所谓高斯呼应示波器和平整呼应示波器各有何优缺点和合适的范畴？
　　答：在示波器的标准中并没有平整相应和高斯相应的目标。在示波器中会呈现相似的比较或讨论，或许有如下原因：
　　众所周知，示波器是时域的仪器，从泰克创造第一台可触发的模仿示波器以来，示波器的带宽一直是最重要的目标，它是指示波器内部的前置放大器的模仿带宽。可是，示波器带宽的界说却是频域的界说，即正弦波起伏衰减到-3dB点时的频率点。一个杂乱高速信号含有丰厚的频谱重量，假如需求准确丈量信号，有必要知道它们的每一个频谱重量的起伏和相位，所以示波器的幅频特性和相频特性十分重要。
　　从最近几年的开展来看，现在数字示波器的带宽越做越高，从泰克2000年推出TDS7000 4GHZ带宽示波器，2001年推出TDS6000 6GHZ带宽示波器， 2003年推出TDS7704B 7GHZ带宽示波器，到最近TDS6804B 8GHZ带宽示波器，带宽简直每年都在提高。当示波器带宽抵达几个GHZ时，前置放大器作为模仿器材，确保杰出的幅频和相频特性越来越难，泰克是把握这一最要害技能的仅有公司。有些厂商无法做到，就不得不选用其它的一些办法来修补模仿器材带宽的缺乏，取得更高的带宽，频响曲线天然发生改变。
　　跟着现在各种高速信号越来越多，信号速率越来越快，对实时示波器提出了新的要求，示波器厂商的数字示波器中也呈现了一些新的技能，最明显的是示波器经过数字信号处理技能（DSP）来得到更好的功用。DSP就在数字示波器首要运用包含：增强带宽、更快的上升时刻、增益和波形校准与改进、起伏和相位的改进、光参阅接收机归一化、其间泰克的第三代示波器（DPO）便是DSP技能的最好表现。合理的运用DSP能够提高示波器测验的信号保真度。
　　可是，DSP技能的运用会是每一个示波器的运用者发生利诱，特别是在“带宽是否能够经过DSP能够提高”，“ 示波器的带宽是模仿带宽，和DSP技能有何联系”，“当时的示波器带宽到底是模仿带宽仍是DSP带宽？” “DSP技能带来的负面效应是什么？”
　　在泰克最新的TDS6804B 8GHZ带宽的示波器中的模仿带宽是7GHZ，经过DSP增强后的带宽是8GHZ，为了确保每一个测验人员对这两种办法的了解，在TDS6804B中能够翻开和封闭DSP的带宽增强功用。泰克将DSP增强带宽带来的长处和问题告知每一个测验人员，协助测验人员了解模仿带宽和DSP增强带宽的测验成果，更好的进行高速信号测验。