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)生細小的光點（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)，再通過插值運算得到的。

　?、墼谔┛说氖静ㄆ髦?，有實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。當然，很多示波器也是通過示波器的主處理器進行數(shù)學(xué)運算完成的，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：

　?、偈静ㄆ鞯慕拥貑栴}，示波器的機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)的地點接觸待測點進行測量。

　?、凼褂貌罘譁y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）的信號捕獲模式，可以過濾信號上疊加的隨機噪聲。

　　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（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)的波形點而專門設(shè)置的。比如圖中所示，圖中紅色的點都可以滿足觸發(fā)條件，如果不用釋抑功能，觸發(fā)點將不固定，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)運算，得到ch1-ch2的波形并進行分析，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標識。USB物理層一致性測試分為很多個測試項目,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？測量誤差可達多少？

　　答：對XAUI接口3.125GBd串行差分信號，聽起來有點象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)是實時示波器中相當好的方案，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)，因為其帶寬可高達50GHz。

　　10、對時鐘的相位噪聲參數(shù)的要求很高的設(shè)計，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指標：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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