示波器基礎(chǔ)知識(shí)100問（下）

　　60．?dāng)?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：示波器的幅值測(cè)量精度，很多人用A/D位數(shù)來(lái)衡量，實(shí)際上，隨著您所用的示波器帶寬，實(shí)際的采樣率設(shè)置等，會(huì)有變化，若帶寬不夠，本身帶來(lái)的幅值測(cè)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(cè)量精度就不如采樣率低的時(shí)候的精度（您有時(shí)可參考示波器的用戶手冊(cè)，它可能會(huì)給出不同采樣率下，示波器的A/D實(shí)際有效位數(shù)）;總的來(lái)講，示波器測(cè)量幅值，包括均方根值的精度往往不如萬(wàn)用表，同樣，測(cè)量頻率，它不如頻率計(jì)數(shù)器。

　　61．如何捕捉并重現(xiàn)稍縱即失的瞬時(shí)信號(hào)？

　　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），如果使用的是安捷倫5462xA/D，5464xA/D，5483xB/D，5485xA，這些儀器都支持MegaZoom功能，就是說(shuō)，可在觀察信號(hào)全局的同時(shí)，對(duì)局部細(xì)節(jié)進(jìn)行放大觀察，或者通過(guò)移動(dòng)屏幕的方式，或者通過(guò)雙時(shí)基顯示功能來(lái)完成。注意示波器的存儲(chǔ)深度將決定所能采集信號(hào)的時(shí)間，和能用到的最大采樣速率。

　　62．安捷倫的哪種示波器能夠測(cè)試頻率為500M的載波信號(hào)？

　　答：如果僅測(cè)載波信號(hào)本身，通常載波信號(hào)為正弦波，推薦使用1.5GHz示波器（安捷倫54845B），使用BNC電纜連接被測(cè)對(duì)象，可得到~94.6%的上升時(shí)間測(cè)量精度。若必須使用探頭，推薦使用1157A 有源探頭（2.5GHz帶寬）。如果使用500MHz帶寬的示波器，即使使用BNC電纜，最好情況下得到的幅度測(cè)量誤差是29.3%，上升時(shí)間測(cè)量精度是58.6%。

　　63．示波器標(biāo)稱為60MHZ，是否可以理解為它最大可以測(cè)到60MHZ？

　　答：60MHz帶寬示波器，并不意味著可以很好地測(cè)量60MHz的信號(hào)，根據(jù)示波器帶寬的定義，如果輸入峰峰值為1V的60MHz的正弦波到60MHz帶寬的示波器上，從示波器上將看到0.707V的信號(hào)（30%幅值測(cè)量誤差）。

　　64．用標(biāo)稱為60MHZ的示波器測(cè)4.1943MHZ的方波時(shí)測(cè)不到，為什么？

　　答：如果要測(cè)試的是方波，選擇示波器的參考標(biāo)準(zhǔn)是信號(hào)的上升時(shí)間，若示波器帶寬＝0.35/信號(hào)上升時(shí)間* 3，則上升時(shí)間測(cè)量誤差為5.4%左右。

　　示波器的探頭帶寬也很重要，如果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(huì)使示波器帶寬大大下降。如若您使用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，會(huì)進(jìn)一步降低探頭性能（但對(duì)~4MHz方波，不應(yīng)有太大影響，因?yàn)樗俣炔皇呛芸欤?。

　　另外，查看一下示波器使用手冊(cè)，有的廠家新推出的示波器，在1:1設(shè)置下，其實(shí)際帶寬將銳減到《=6MHz，對(duì)于~4MHz的方波，其三次諧波是12MHz，其五次諧波是20MHz，若帶寬降到6MHz，對(duì)信號(hào)幅值衰減很大，即使能看到信號(hào)，也絕對(duì)不是方波，而是幅值被衰減了的正弦波。當(dāng)然，測(cè)不出信號(hào)的原因可能有多種，如探頭接觸不好，但該現(xiàn)象很容易被排除。建議可以用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。

　　65．怎樣測(cè)量時(shí)鐘的穩(wěn)定度？

　　答：假設(shè)使用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB或5485xA ，可以用其標(biāo)準(zhǔn)配置的直方圖方式測(cè)量，其時(shí)鐘邊沿或幅值的抖動(dòng)情況，具體可參見安捷倫的應(yīng)用文章：“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”（P/N:5988－6109EN），可測(cè)量其最壞情況下的抖動(dòng)情況。對(duì)于5485xA，若您希望更加強(qiáng)大的抖動(dòng)分析功能，其配有專門的抖動(dòng)分析軟件，提供功能十分強(qiáng)大的抖動(dòng)分析，具體可參見5485x示波器的Datasheet，更詳細(xì)的信息，可致電安捷倫。

　　66．使用安捷倫示波器精確測(cè)量PLL中周期抖動(dòng)有什么方法和技巧？

　　答：如果用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB和5485xA ， 可以用其標(biāo)準(zhǔn)配置的直方圖方式測(cè)量，其時(shí)鐘邊沿或幅值的抖動(dòng)情況，具體可參見安捷倫的應(yīng)用文章“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”（P/N:5988－6109EN），可測(cè)量其最壞情況下的抖動(dòng)情況。對(duì)于5485xA，如果希望更加強(qiáng)大的抖動(dòng)分析功能，其配有專門的抖動(dòng)分析軟件，提供功能十分強(qiáng)大的抖動(dòng)分析，5485x示波器的Datasheet，更詳細(xì)的信息，可致電安捷倫。提醒在使用示波器時(shí)，要注意其本身的抖動(dòng)相關(guān)指標(biāo)是否滿足測(cè)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(cè)量結(jié)果會(huì)不準(zhǔn)確。

　　67．如何使用安捷倫示波器測(cè)量PLL的Settle time？

　　答：可使用安捷倫548xx系列示波器+USB-GPIB 82357A 適配器+軟件選件 來(lái)完成。也可使用安捷倫的較低價(jià)位的調(diào)制域分析儀來(lái)完成。

　　68．設(shè)計(jì)一個(gè)PLL，，如何測(cè)量PFD（頻率鑒相器）的死區(qū)？

　　答：可以將示波器的一個(gè)通道連接到參考信號(hào)，另一通道連到反饋信號(hào)，設(shè)置示波器的觸發(fā)條件為建立保持時(shí)間觸發(fā)，這時(shí)，在調(diào)整示波器建立保持時(shí)間設(shè)置的同時(shí)，調(diào)整參考信號(hào)，直到失鎖，這時(shí)的建立保持時(shí)間設(shè)置就對(duì)應(yīng)您的PFD死區(qū)。理論上，認(rèn)為失鎖會(huì)在兩個(gè)時(shí)刻發(fā)生，一是在初始工作時(shí)間，兩個(gè)信號(hào)相差（頻差）超過(guò)PLL的捕捉帶寬；另一始在跟蹤過(guò)程種，反饋信號(hào)變化過(guò)大，使兩個(gè)信號(hào)相差超過(guò)PLL的跟蹤帶寬會(huì)失鎖。安捷倫所有548xx 系列示波器都可完成該測(cè)量（在帶寬滿足的前提下）。

　　69．使用安捷倫設(shè)備如何測(cè)試光信號(hào)？

　　答：安捷倫有全套測(cè)試方案測(cè)量光信號(hào)，從光源、光譜儀、光萬(wàn)用表、光示波器、光波長(zhǎng)計(jì)等，如果想用實(shí)時(shí)示波器測(cè)量光信號(hào)，可使用光電轉(zhuǎn)換器結(jié)合示波器完成測(cè)量。

　　70．如何使用示波器測(cè)量電源紋波？

　　答：可以先用示波器將波形整個(gè)波形捕獲，然后將關(guān)心的紋波部分放大來(lái)觀察和測(cè)量（自動(dòng)測(cè)量或光標(biāo)測(cè)量），同時(shí)還利用示波器的FFT功能從頻域分析。

　　通常若不太清楚被測(cè)對(duì)象細(xì)節(jié)（幅值，頻率等）的情況下，可使用”AutoScale”按鈕，觀察到信號(hào)的大概，再調(diào)整水平控制旋鈕和垂直控制旋鈕，以得到最佳的顯示（如，幅值盡量滿屏顯示），再用Zoom功能將波形作滿平放大顯示，測(cè)電源紋波時(shí)，可將紋波部分用Zoom功能放大來(lái)分析；另外，可能會(huì)考慮從頻域角度分析電源，觀察其諧波和雜波情況，為此，可讓示波器顯示盡量多個(gè)周期信號(hào)，將示波器的存儲(chǔ)深度僅可能用到最大，采樣率設(shè)置成適當(dāng)?shù)臄?shù)值，以保證波形不失真，這樣得到的頻率分辨率為采樣率除以當(dāng)前存儲(chǔ)深度設(shè)置，觀察各次諧波及其與基波的幅度差。另外，若使用MatLab軟件，可利用MatLab軟件的強(qiáng)大功能對(duì)捕獲的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行更加深入的分析。546xx、548xx都標(biāo)準(zhǔn)配置有和計(jì)算機(jī)相連的軟件，直接將數(shù)據(jù)取到計(jì)算機(jī)中，以進(jìn)一步分析，當(dāng)然，也可將Matlab軟件直接裝到548xx中。

　　若已經(jīng)知道電路的參數(shù)，可直接調(diào)整示波器設(shè)置，讓其工作在合適的采樣率和垂直刻度下。

　　71．開關(guān)電源輸出電壓的紋波是一個(gè)重要的指標(biāo)，如何正確使用示波器來(lái)測(cè)量這個(gè)指標(biāo)？

　　答：紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào)，英文稱為 PARD （Periodic And Random Deviation）。它的定義是雜波的峰峰值。測(cè)量紋波要注意的事項(xiàng)： 示波器探頭地線會(huì)帶來(lái)很大紋波，應(yīng)該拔掉地線直接使用探頭內(nèi)地線進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然，最好的測(cè)量方法是使用50歐姆終端電阻，用BNC電纜直接聯(lián)結(jié)到示波器，這里應(yīng)該注意該50歐姆電阻要考慮功耗，可能要大功率電阻。 相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，比如是否要分出周期性工頻紋波和開關(guān)紋波，高頻噪聲等。再比如，測(cè)量頻率是否要限制在20MHz以下。

　　72．測(cè)紋波時(shí)有很大一部分是５０赫茲的周期性尖脈沖，負(fù)載電流越大，脈沖幅度越大，有哪些具體的解決辦法？

　　答：在泰克功率測(cè)量系統(tǒng)中，當(dāng)進(jìn)行紋波測(cè)量時(shí)，我們可以選擇工頻紋波測(cè)試或開關(guān)紋波測(cè)試，這樣就可自動(dòng)濾掉不相關(guān)頻率的紋波，比如：選擇測(cè)試200KHz的紋波，那么示波器將會(huì)自動(dòng)對(duì)其他頻率成分進(jìn)行濾波。

　　73．測(cè)量紋波時(shí)怎樣去除在紋波上的噪聲，比如工頻噪聲？

　　答：紋波上的噪聲可通過(guò)TDS5000示波器在捕獲模式中的高分辯率捕獲模式就可以去除這些隨機(jī)的噪聲。紋波分兩種一種是工頻的，100HZ，一種是開關(guān)紋波。TEK推出的TDSPWR2就能把這兩種紋波分離后分別測(cè)量得出結(jié)果。

　　74．精確測(cè)試開關(guān)電源的紋波與噪音時(shí)，是否要在專門的實(shí)驗(yàn)室里才可以？

　　答：當(dāng)然如果有專門的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行紋波測(cè)量是最理想的。在不具備這個(gè)條件的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意的問題有：

　?、偈静ㄆ鲬?yīng)該有良好的接地；

　?、谌绻麥y(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有帶寬限制的要求，應(yīng)該打開TDS430A中的20MHz帶寬限制；

　?、凼褂檬静ㄆ鞯慕涣?a href="http://wenjunhu.com/tags/耦合/" target="_blank">耦合；

　?、苁褂肂NC電纜，并用TDS430A的50歐姆輸入阻抗檔進(jìn)行測(cè)量（這時(shí)可能需要50歐姆的大功率負(fù)載，BNC適配器或者制作測(cè)試夾具）

　　為提高測(cè)量精度，不應(yīng)該使用示波器的探頭，示波器探頭的地線會(huì)引入比較大的噪聲。

　　75．如何使用示波器測(cè)量一些低紋波電源的輸出紋波值？比如測(cè)量1.8V的輸出紋波，一般都標(biāo)稱輸出紋波小于20mV，如何用示波器來(lái)驗(yàn)證？而普通示波器即使直接探頭接探頭地夾的噪聲就有二三十毫伏了。

　　答：這個(gè)的問題很有代表性。要用到高共模抑制比的電壓差分探頭，它能工作在高噪聲環(huán)境中。

　　76．怎樣用數(shù)字示波器查看和讀出所顯示的波形的周期？

　　答：所有的數(shù)字示波器都支持波形周期測(cè)量，從提高測(cè)試精度的角度出發(fā)，如果使用的是5462x/5464x （54645除外），可在其測(cè)量參數(shù)中選擇Counter，其內(nèi)嵌硬件頻率計(jì)數(shù)器會(huì)被啟動(dòng)進(jìn)行精確的頻率測(cè)量（5 digit），若使用的是其他型號(hào)示波器，盡量讓示波器屏幕顯示一個(gè)周期的信號(hào)，幅值盡量滿刻度，這時(shí)測(cè)量精度一般較好，可以用示波器的自動(dòng)測(cè)量功能，也可用光標(biāo)手動(dòng)測(cè)量。

　　77．在開發(fā)當(dāng)中碰到一個(gè)問題，在樣板機(jī)上加改功能，檢測(cè)樣板的聲頻，數(shù)據(jù)輸出，觸發(fā)信號(hào)等等，檢測(cè)的結(jié)果跟設(shè)計(jì)的結(jié)果差不多一樣，為什么樣板聲音清晰，顯示準(zhǔn)確，而成品的聲音有時(shí)候是可以接受，但是有時(shí)候不行？

　　答：實(shí)際被測(cè)對(duì)象的聲音有時(shí)可以接受，有時(shí)不行，但示波器上的波形顯示看不出什么問題，或示波器顯示數(shù)據(jù)和被測(cè)對(duì)象上的數(shù)據(jù)相差很遠(yuǎn)。往往是示波器和您的被測(cè)對(duì)象沒有同步造成的?？蓢L試下面的方法：

　　聲音信號(hào)通常為低速信號(hào)，可讓示波器工作在滾動(dòng)方式下，觀察信號(hào)出現(xiàn)問題時(shí)，手動(dòng)停止波形采集，并進(jìn)行分析。

　　在時(shí)域中觀察聲音信號(hào)往往不太全面，安捷倫的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀在很多時(shí)候是更好的選擇，但若沒有該儀器，可結(jié)合示波器的FFT功能從頻域觀察。

　　嘗試用示波器的觸發(fā)功能，若手邊有混合信號(hào)示波器（54xxxD），可結(jié)合其邏輯通道定義觸發(fā)條件（如類似邏輯分析儀的狀態(tài)觸發(fā)，順序觸發(fā)）。

　　78．如何tds3012示波器進(jìn)行時(shí)鐘抖動(dòng)測(cè)試？

　　答：在泰克的開放平臺(tái)示波器中（比如TDS7000，TDS5000）有專門的抖動(dòng)測(cè)量軟件，可以進(jìn)行全面的抖動(dòng)測(cè)量（比如Rj，Dj等）。在TDS3012中只能通過(guò)無(wú)限余輝對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較長(zhǎng)時(shí)間的累計(jì)測(cè)量。另外，一般頻率比較高的時(shí)鐘才需要測(cè)量抖動(dòng)。 一般示波器測(cè)量信號(hào)的原則是：示波器的帶寬應(yīng)該是信號(hào)最高頻率的5倍，如果上升時(shí)間比較快的方波可能需要示波器帶寬是信號(hào)頻率的10倍甚至更高。所以建議采用更高帶寬，開發(fā)平臺(tái)的示波器。

　　79．在AC/DC開關(guān)電源中如何用示波器進(jìn)行功率因數(shù)測(cè)量？

　　答：其實(shí)使用示波器測(cè)量功率因數(shù)就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差即cosφ，同時(shí)泰克TDS5000功率測(cè)試系統(tǒng)也自動(dòng)對(duì)PFC的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量（如：THD，True Power，Apparent Power，Power Factor等）。

　　80．用泰克示波器的FFT功能可以看到開關(guān)電源的輻射的頻率及幅度，但是這里面的幅度的值與認(rèn)證中心的值的概念是一樣嗎？假如不是，怎樣轉(zhuǎn)換？而且，假如在看波形時(shí)選不同的V/DIV，在FFT狀態(tài)下有不同的幅度，是否正常？---我用的型號(hào)是TDS1012。

　　答：使用示波器的FFT功能測(cè)得的幅值只能作為定性的分析，而不能作為定量的分析，因此只具備參考價(jià)值，如果希望對(duì)頻譜幅度進(jìn)行分析可選擇Blackman-Harris窗口，這樣效果會(huì)好一些；當(dāng)轉(zhuǎn)換V/div時(shí)一定會(huì)對(duì)FFT的幅值產(chǎn)生影響，因?yàn)檫@是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以為了提高測(cè)量精度，一般會(huì)選擇將波形盡可能占滿整個(gè)屏幕（但決不能超出屏幕），也就是選擇較小的V/div檔位。

　　81．選擇什么型號(hào)的示波器可有效提高設(shè)計(jì)效率？

　　答：示波器發(fā)展到現(xiàn)階段，已把數(shù)據(jù)分析提高到重要的位置。使用示波已不僅僅是在調(diào)試中觀察波形，更重要的是能很好的在設(shè)計(jì)中分析計(jì)算器件參數(shù)，幫助大家優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。選擇什么樣的示波器最適合要結(jié)合您所要觀察分析的信號(hào)決定。

　　82．如何用示波器測(cè)試視頻參數(shù)（包括視頻輸出電平、水平清晰度、亮度幅頻響應(yīng)、色度幅頻響應(yīng)、亮度信噪比、色度信噪比、亮度非線形失真等等視頻參數(shù)）？

　　答：泰克TDS3000B系列示波器加上TDS3VID或TDS3SDI以及TDS5000系列示波器均提供強(qiáng)大的視頻測(cè)量功能，甚至包括模擬HDTV功能，以及內(nèi)置矢量示波器能力，幫助你去分析各種視頻參數(shù)。