閔亞玲++王鵬飛

[摘 要]隨著科學技術的發(fā)展，示波器應用越來越廣泛，示波器的測試功能和測量精度也在不斷提升，數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨特優(yōu)點，其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務。所以工程技術人員如何正確選用一臺適合自己測試工作的示波器顯得尤為重要，以下本文淺談如何選用示波器。

[關鍵詞]示波器 脈沖 帶寬 上升時間

中圖分類號：TM935.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）36-0002-01

1.概述

示波器分為：模擬示波器（通用、多束、取樣）、數(shù)字存儲示波器、數(shù)字熒光示波器、混合示波器，示波器能夠直接觀測和真實顯示被測信號。例如可以直接觀測一個脈沖信號的前后沿、脈寬、上沖、下沖等參數(shù)，這是其他測量儀很難做到的。要想讓示波器捕獲一個真實的信號，這是一個綜合的測量結果，與你所選示波器的帶寬，上升時間，采樣速率（反應更新速度），阻抗設置，伏頻特性等都有關系，就連一個探頭也會影響測量結果。

2.脈沖基本知識

因為示波器最常用來測量脈沖信號的各種參數(shù)，所以這里先簡單介紹以下脈沖基本知識。凡是按非正弦規(guī)律變化的電壓或電流都可稱為脈沖。脈沖的應用十分廣泛，在無線電領域的各個方面都會涉及到脈沖技術。脈沖技術主要研究脈沖的產(chǎn)生、變換、整形、放大、傳入和測量方法。在脈沖狀態(tài)下，晶體管器件主要起開關作用，所以有時稱脈沖電路為開關電路，脈沖電路中的電阻R、電容C、電感L起到產(chǎn)生各種形狀和不同間隔脈沖信號的作用。衡量脈沖信號波形的主要參數(shù)（矩形波）有脈沖幅度、脈沖上升時間、脈沖下降時間、脈沖寬度、予沖、上沖、衰減振蕩、平頂降落、下沖（后沖），脈沖重復頻率（周期），占空因數(shù)等。

RC電路是由電阻R、電容C構成的簡單電路，它對脈沖波的傳輸會產(chǎn)生變形，因此RC電路又稱線性整形電路。RC電路在輸入脈沖作用下，在不同開關器件控制下，電容要進行充電和放電，可形成各種狀態(tài)的脈沖波形，它是脈沖電路常見的現(xiàn)象，是構成脈沖電路的基本矛盾之一，是脈沖電路的基礎，下圖是一個RC分壓電路，示波器探頭就是一個RC補償電路，上圖中R1C1就相當示波器探頭的RC電路，而R2C2就相當示波器輸入通道的RC電路，當R1C1= R2C2時，示波器上得到的波形就是被測波形的實際波形，示波器探頭上的可調(diào)電容就是用來調(diào)補償?shù)模▓D1）。

3.示波器帶寬和上升時間的選用

區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬，帶寬是示波器最重要的指標之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬兩種。數(shù)字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實時帶寬，數(shù)字實時帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術因子K相關（數(shù)字實時帶寬=最高數(shù)字化速率/K），一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數(shù)字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實時帶寬是要低于這個值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實際上是指其模擬帶寬為500MHz，而最高數(shù)字實時帶寬只能達到400MHz遠低于模擬帶寬。所以在測量單次信號時，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差。

4.有關采樣速率的選用

1）采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時間內(nèi)，對模擬輸入信號的采樣次數(shù)，常以MS/s表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項重要指標。如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象，如果示波器的輸人信號為一個200KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是怎么回事呢？這是因為示波器的采樣速率太慢，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生；或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩(wěn)定下來，也說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發(fā)生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發(fā)生：調(diào)整掃速；采用自動設置（Autoset）；試著將采集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個采集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個采集記錄中尋找最大最小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。

2）采樣速率與t/div的關系每臺數(shù)字示波器的最大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式給出：fs=N/（t/div） N為每格采樣點當采樣點數(shù)N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。使用數(shù)字示波器時，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置。

5.結束語

綜上所述，在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)調(diào)試和檢驗過程中，如果正確選用和正確使用了示波器，不但提高我們的工作效率，而且也確保了我們的產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻

[1] 蔣煥文，孫續(xù).電子測量.

[2] TES520B數(shù)字示波器使用說明書.

[摘 要]隨著科學技術的發(fā)展，示波器應用越來越廣泛，示波器的測試功能和測量精度也在不斷提升，數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨特優(yōu)點，其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務。所以工程技術人員如何正確選用一臺適合自己測試工作的示波器顯得尤為重要，以下本文淺談如何選用示波器。

[關鍵詞]示波器 脈沖 帶寬 上升時間

中圖分類號：TM935.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）36-0002-01

1.概述

示波器分為：模擬示波器（通用、多束、取樣）、數(shù)字存儲示波器、數(shù)字熒光示波器、混合示波器，示波器能夠直接觀測和真實顯示被測信號。例如可以直接觀測一個脈沖信號的前后沿、脈寬、上沖、下沖等參數(shù)，這是其他測量儀很難做到的。要想讓示波器捕獲一個真實的信號，這是一個綜合的測量結果，與你所選示波器的帶寬，上升時間，采樣速率（反應更新速度），阻抗設置，伏頻特性等都有關系，就連一個探頭也會影響測量結果。

2.脈沖基本知識

因為示波器最常用來測量脈沖信號的各種參數(shù)，所以這里先簡單介紹以下脈沖基本知識。凡是按非正弦規(guī)律變化的電壓或電流都可稱為脈沖。脈沖的應用十分廣泛，在無線電領域的各個方面都會涉及到脈沖技術。脈沖技術主要研究脈沖的產(chǎn)生、變換、整形、放大、傳入和測量方法。在脈沖狀態(tài)下，晶體管器件主要起開關作用，所以有時稱脈沖電路為開關電路，脈沖電路中的電阻R、電容C、電感L起到產(chǎn)生各種形狀和不同間隔脈沖信號的作用。衡量脈沖信號波形的主要參數(shù)（矩形波）有脈沖幅度、脈沖上升時間、脈沖下降時間、脈沖寬度、予沖、上沖、衰減振蕩、平頂降落、下沖（后沖），脈沖重復頻率（周期），占空因數(shù)等。

RC電路是由電阻R、電容C構成的簡單電路，它對脈沖波的傳輸會產(chǎn)生變形，因此RC電路又稱線性整形電路。RC電路在輸入脈沖作用下，在不同開關器件控制下，電容要進行充電和放電，可形成各種狀態(tài)的脈沖波形，它是脈沖電路常見的現(xiàn)象，是構成脈沖電路的基本矛盾之一，是脈沖電路的基礎，下圖是一個RC分壓電路，示波器探頭就是一個RC補償電路，上圖中R1C1就相當示波器探頭的RC電路，而R2C2就相當示波器輸入通道的RC電路，當R1C1= R2C2時，示波器上得到的波形就是被測波形的實際波形，示波器探頭上的可調(diào)電容就是用來調(diào)補償?shù)模▓D1）。

3.示波器帶寬和上升時間的選用

區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬，帶寬是示波器最重要的指標之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬兩種。數(shù)字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實時帶寬，數(shù)字實時帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術因子K相關（數(shù)字實時帶寬=最高數(shù)字化速率/K），一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數(shù)字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實時帶寬是要低于這個值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實際上是指其模擬帶寬為500MHz，而最高數(shù)字實時帶寬只能達到400MHz遠低于模擬帶寬。所以在測量單次信號時，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差。

4.有關采樣速率的選用

1）采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時間內(nèi)，對模擬輸入信號的采樣次數(shù)，常以MS/s表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項重要指標。如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象，如果示波器的輸人信號為一個200KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是怎么回事呢？這是因為示波器的采樣速率太慢，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象?；斓褪瞧聊簧巷@示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生；或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩(wěn)定下來，也說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發(fā)生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發(fā)生：調(diào)整掃速；采用自動設置（Autoset）；試著將采集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個采集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個采集記錄中尋找最大最小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。

2）采樣速率與t/div的關系每臺數(shù)字示波器的最大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式給出：fs=N/（t/div） N為每格采樣點當采樣點數(shù)N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。使用數(shù)字示波器時，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置。

5.結束語

綜上所述，在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)調(diào)試和檢驗過程中，如果正確選用和正確使用了示波器，不但提高我們的工作效率，而且也確保了我們的產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻

[1] 蔣煥文，孫續(xù).電子測量.

[2] TES520B數(shù)字示波器使用說明書.

[摘 要]隨著科學技術的發(fā)展，示波器應用越來越廣泛，示波器的測試功能和測量精度也在不斷提升，數(shù)字示波器因具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨特優(yōu)點，其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務。所以工程技術人員如何正確選用一臺適合自己測試工作的示波器顯得尤為重要，以下本文淺談如何選用示波器。

[關鍵詞]示波器 脈沖 帶寬 上升時間

中圖分類號：TM935.3 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）36-0002-01

1.概述

示波器分為：模擬示波器（通用、多束、取樣）、數(shù)字存儲示波器、數(shù)字熒光示波器、混合示波器，示波器能夠直接觀測和真實顯示被測信號。例如可以直接觀測一個脈沖信號的前后沿、脈寬、上沖、下沖等參數(shù)，這是其他測量儀很難做到的。要想讓示波器捕獲一個真實的信號，這是一個綜合的測量結果，與你所選示波器的帶寬，上升時間，采樣速率（反應更新速度），阻抗設置，伏頻特性等都有關系，就連一個探頭也會影響測量結果。

2.脈沖基本知識

因為示波器最常用來測量脈沖信號的各種參數(shù)，所以這里先簡單介紹以下脈沖基本知識。凡是按非正弦規(guī)律變化的電壓或電流都可稱為脈沖。脈沖的應用十分廣泛，在無線電領域的各個方面都會涉及到脈沖技術。脈沖技術主要研究脈沖的產(chǎn)生、變換、整形、放大、傳入和測量方法。在脈沖狀態(tài)下，晶體管器件主要起開關作用，所以有時稱脈沖電路為開關電路，脈沖電路中的電阻R、電容C、電感L起到產(chǎn)生各種形狀和不同間隔脈沖信號的作用。衡量脈沖信號波形的主要參數(shù)（矩形波）有脈沖幅度、脈沖上升時間、脈沖下降時間、脈沖寬度、予沖、上沖、衰減振蕩、平頂降落、下沖（后沖），脈沖重復頻率（周期），占空因數(shù)等。

RC電路是由電阻R、電容C構成的簡單電路，它對脈沖波的傳輸會產(chǎn)生變形，因此RC電路又稱線性整形電路。RC電路在輸入脈沖作用下，在不同開關器件控制下，電容要進行充電和放電，可形成各種狀態(tài)的脈沖波形，它是脈沖電路常見的現(xiàn)象，是構成脈沖電路的基本矛盾之一，是脈沖電路的基礎，下圖是一個RC分壓電路，示波器探頭就是一個RC補償電路，上圖中R1C1就相當示波器探頭的RC電路，而R2C2就相當示波器輸入通道的RC電路，當R1C1= R2C2時，示波器上得到的波形就是被測波形的實際波形，示波器探頭上的可調(diào)電容就是用來調(diào)補償?shù)模▓D1）。

3.示波器帶寬和上升時間的選用

區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬，帶寬是示波器最重要的指標之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬兩種。數(shù)字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實時帶寬，數(shù)字實時帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術因子K相關（數(shù)字實時帶寬=最高數(shù)字化速率/K），一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數(shù)字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實時帶寬是要低于這個值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實際上是指其模擬帶寬為500MHz，而最高數(shù)字實時帶寬只能達到400MHz遠低于模擬帶寬。所以在測量單次信號時，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差。

4.有關采樣速率的選用

1）采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時間內(nèi)，對模擬輸入信號的采樣次數(shù)，常以MS/s表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項重要指標。如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象，如果示波器的輸人信號為一個200KHz的正弦信號，示波器顯示的信號頻率卻是50KHz，這是怎么回事呢？這是因為示波器的采樣速率太慢，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象?；斓褪瞧聊簧巷@示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生；或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩(wěn)定下來，也說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發(fā)生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率。有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發(fā)生：調(diào)整掃速；采用自動設置（Autoset）；試著將采集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個采集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個采集記錄中尋找最大最小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。如果示波器有Insta Vu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。

2）采樣速率與t/div的關系每臺數(shù)字示波器的最大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式給出：fs=N/（t/div） N為每格采樣點當采樣點數(shù)N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低。使用數(shù)字示波器時，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置。

5.結束語

綜上所述，在產(chǎn)品研制、生產(chǎn)調(diào)試和檢驗過程中，如果正確選用和正確使用了示波器，不但提高我們的工作效率，而且也確保了我們的產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻

[1] 蔣煥文，孫續(xù).電子測量.

[2] TES520B數(shù)字示波器使用說明書.