示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號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）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，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題呢？

　　1、使用一臺標(biāo)稱100MHz的MSO示波器，測量一個高頻開關(guān)幅值400V，f=50M，示波器如何描繪出它的波形和上升時間？

　　答：

　?、偈静ㄆ鞯膸捠且哉也ǚ人p－3dB點(diǎn)為帶寬定義的。

　?、跀?shù)字示波器中對于波形和上升時間的描繪都是通過實(shí)時采樣電路和高速A/D變換器獲得波形數(shù)據(jù)，再通過插值運(yùn)算得到的。

　?、墼谔┛说氖静ㄆ髦?，有實(shí)時的處理電路完成所謂的正弦內(nèi)插功能，在信號采集電路部分完成。當(dāng)然，很多示波器也是通過示波器的主處理器進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算完成的，這個時候會花比較多的時間。

　?、軐τ谀鷾y量的信號，恐怕使用100MHz的示波器是無法進(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上升時間的問題，理論上，示波器的上升時間應(yīng)該比信號快5倍以上。

　?、萏筋^也一樣，由于普通探頭在測量高壓的時候會產(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)行測量。

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

　　答：要注意的問題有：

　　①示波器的接地問題，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量干擾的首要條件。

　?、谑静ㄆ鲄⒖嫉鼐€引入的干擾問題，由于普通探頭通常都有一段接地線，會與待測點(diǎn)構(gòu)成一個類似環(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，而直接使用探頭尖的一端和探頭內(nèi)的地點(diǎn)接觸待測點(diǎn)進(jìn)行測量。

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

　?、茉谔┛说暮芏嗍静ㄆ骼锾峁└叻直媛什杉℉i-Res）的信號捕獲模式，可以過濾信號上疊加的隨機(jī)噪聲。

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

　　答：示波器可以測試噪聲信號有幾個考慮的因素：

　　①被測信號的幅度，是否為小信號，示波器配合探頭可以測試uA?級的信號。

　?、诒粶y信號的頻率。

　?、厶筋^的連接方式不當(dāng)會產(chǎn)生噪聲，影響測試結(jié)果。

　　4、在用泰克的示波器時，如何理解Holdoff這個參數(shù)？

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

　　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，每次都在同一個點(diǎn)觸發(fā)，因此可以穩(wěn)定顯示。

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

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

　　答：對于數(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。也會出現(xiàn)這種狀況，示波器觸發(fā)電路的模式處于“自動"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)條件就不會顯示波形。

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

　　答：是的，百分比越大，釋抑時間越長。

　　7、如何使用示波器測量差分信號？

　　答：選用差分探頭，這時測到的信號最為真實(shí)客觀；若沒有差分探頭，可使用兩個差分探頭接到示波器的兩個通道上(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，這時盡量保持兩根探頭一樣，示波器兩個通道的Vertical scale(每格多少伏)設(shè)置一樣，否則，誤差會較大。

　　8、怎樣用示波器測量出USB總線上的差分信號？

　　答：USB信號的測試分為2種情況：

　　第一種是需要進(jìn)行符合USB組織定義USB1.1/2.0總線的物理層測試規(guī)范，只有通過USB一致性測試后方可打上USB標(biāo)識。USB物理層一致性測試分為很多個測試項(xiàng)目,主要是考察USB信號的信號質(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USB總線上的信號，可以選擇合適的差分探頭連接到D+,D-，直接進(jìn)行USB信號的觀測。USB2.0信號速度比較快，上升時間為幾百皮秒，為了保證信號的保真度測試，需要選擇大于2GHz的示波器和差分探頭進(jìn)行測試。

　　9、PCB板上的高速信號特征：XAUI接口3.125GBd串行差分信號：60ps，請問需要多高帶寬的示波器才能精確測量？測量誤差可達(dá)多少？

　　答：對XAUI接口3.125GBd串行差分信號，聽起來有點(diǎn)象InfiniBand信號，用正弦內(nèi)插的方式，或類似等效采樣的方式來采集，但由于本身帶寬和觸發(fā)抖動等因素，在其測量100ps~130ps范圍內(nèi)的上升時間時，采用7GHz差分探頭可保證誤差<3%，對于<80ps的上升時間測量，其誤差會大于10%,雖然這已經(jīng)是實(shí)時示波器中相當(dāng)好的方案，單就上升時間測量而言，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、對時鐘的相位噪聲參數(shù)的要求很高的設(shè)計(jì)，需要考慮哪些關(guān)鍵性的問題來降低相位噪聲？

　　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、動態(tài)性能（SNR,SINAD,IMD）等等。

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