示波器的带宽和采样频率

采样率是数字上的，每秒采样多少个样点。 而带宽则是模拟上的，能够测试信号频率的范围。 如果一个ADC的采样频率为5G，但是前面搞一个100M的低通滤波器，那采样率就是5G，带宽就是100M了。 带宽反映了这个示波器能够测试的频率范围，如果超过这个频率范围，就不准确了。 但是有一条最基本的原则：采样频率不得低于信号带宽的2倍。 采样率理论上需要满足农效香采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等，Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法，精确重构波形。一般来说采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形 带宽与采样率 示波器的带宽（BW）直接表现出它所能测量信号的最小上升时间（Tr），它们之间的关系为：BW=0.35/Tr。示波器上标称的采样率都为实时采样率，采样率跟带宽一般没直接关系。对带宽为60M的示波器，它能测量的最小上升时间约为6ns。频率为1M的信号其上升沿也可做到只有200ps，拿这个示波器来测量这个信号的话其上升沿的测量值将大于6ns（探头有‘损耗’），严重失真。对常规信号来说，示波器带宽与所测信号频率之间的关系满足三倍（精度90%）或者五倍（精度97%）原则，对三倍原则60M带宽示波器所能测量的最大频率为20M。 示波器知识100问 1． 对一个已完成的产品，如何用示波器经行检测分析其可靠性？ 答： 示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一，通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常，验证设计是否恰当。这对提高可靠性极有帮助。当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。 2． 决定示波器探头价格的主要因素是什么？ 答：示波器的探头有非常多的种类，不同的性能，比如高压，差分，有源高速探头等等，价格也从几百人民币到接近一万美元。价格的主要决定因素当然是带宽和功能。探头是示波器接触电路的部分，好的探头可以提供测试需要的保真度。为做到这一点，即使无源探头，内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。 3． 一般的示波器探头的使用寿命有多长时间？探头需不需要定期的标定？ 答：示波器的探头寿命不好说，取决于使用环境和方法。 标准对于探头没有明确的计量规定，但是对于无源探头，至少在更换探头，探头交换通道的时候，必须进行探头补偿调整。所有有源探头在使用前应该有至少20分钟的预热，有的有源探头和电流探头需要进行零点漂移调整。 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采集(一次触发)采样间隔的倒数。据了解，目前业界的最高水平是四个通道同时使用。 5． 什么是示波器的等效时间采样？ 答：等效时间采样指的是示波器把多次采集(多次触发)采集到的波形拼凑成一个波形，每次采样速率可能很慢，两次采集触发点有一定的偏移，最后形成的两个点间的最小采样间隔的倒数称为等效采样速率。其指标可以达到很高，如1ps。 6． 什么是功率因数？如何如何测量？ 答： 功率因数：在直流电路里，电压乘电流就是有功功率。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表示，其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差，得出的结果就是功率因数。 7． 如何表达和测试功率密度？ 答：功率密度就是单位体积里的功率，一般电源里用W/in3。 8．有无办法利用示波器测出高频变压器或电感磁芯的工作情况？ 答：TEK推出的功率测试里就有一项功能——B-H曲线的分析，它能反应磁芯的工作状态，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交叉干扰、电感漏磁、二极管反向尖峰...等引起噪声，如何用示波器鉴别？ 答：TEK的TDS5000示波器上有频域分析、分析噪声的频率段就能分析出噪声的种类，才好用相应的处理方法。示波器只能提供数据分析和波段形显示。 10． 用示波器怎样可以测试到开头电源的幅射？ 答： 开关电源存在幅射干扰，一般做法是设法探出干扰源，然后再去屏蔽它。用示波器可以傅立叶变换的功能分析其频率成份构成，根据频率范围，从而判断干扰的种类。 11． 在反激式电源设计过程当中，经常会因为变压器漏感大，而使变压器的转换效率降低，绕制时采用初级中间夹绕次级的方式仍然不大理想。变压器绕制有什么技巧吗？ 答：将大功率的输出绕组绕在里面，尽量靠近原边，加强偶合。 12． 有没有能分析开关损耗的示波器？ 答：泰克的电源测试系统即TDS5000系列数字荧光示波器加上TDSPWR2功率分析软件就可以轻松的分析开关损耗以及每周期的功率损耗甚至包括RDS ON。 13． 示波器能否进行傅立叶分解？ 答： 现代数字示波器大多具有FFT功能，其中上述系统甚至可以按EN61000－3－2标准对电流谐波进行预测试。 14． 示波器能否进行滤波处理？如对PWM波进行低通滤波？ 答：TDS5000可以进行20MHz，150MHz低通滤波，还可以进行一种称之为高分辨率采集的数字低通滤波，在此种模式中采样点的垂直分辨率可从8bits提高到12bits，上述系统可以输出像比如PWM这样的信号按照脉宽变化的趋势的类似正弦波波形。 15． 使用数字示波器时，对B触发和触发电平的设置与被测信号有什么原则？ 答：泰克的示波器支持A,B trigger功能，简单说就是可以双事件序列触发，当选择A-B seq时，A事件作为主触发，配合B事件捕获复杂的波形。触发方法为A事件arm触发系统，当定义的B事件出现时在B事件处触发。具体详细的触发说明，请参考示波器的手册。 16． 如何用TDS3052B测量载波频率为几十K，调制波频率为电源频率的已调波的最大值？ 答：工频输入可能为低频的50Hz/60Hz，同时载波为几十K，一个工频周期为20ms左右，如果示波器需要观测20ms信号，即示波器的duration采集窗口至少为2ms/div ×10格，同时根据几十k的载波信号，确定示波器的采样率。最后可以估算出需要的采集内存长度，判断是否能够满足测试要求。 17． 使用一台标称100MHz的DSO示波器，测量一个高频开关幅值400V，f=50M，示波器如何描绘出它的波形和上升时间？ 答：① 示波器的带宽是以正弦波幅度衰减－3dB点为带宽定义的。 ② 数字示波器中对于波形和上升时间的描绘都是通过实时采样电路和高速A/D变换器获得波形数据，再通过插值运算得到的。 ③ 在泰克的示波器中，有实时的处理电路完成所谓的正弦内插功能，在信号采集电路部分完成。当然，很多示波器也是通过示波器的主处理器进行数学 运算完成的，这个时候会花比较多的时间。 ④ 对于您测量的信号，恐怕使用100MHz的示波器是无法进行。50MHz的方波，理论上应该使用450MHz以上的示波器才能将信号中最重要的9次以下谐波准确重新，从而保证波形不失真。更何况，您恐怕还要考虑信号上升时间的问题，理论上，示波器的上升时间应该比信号快5倍以上。 ⑤ 探头也一样，由于普通探头在测量高压的时候会产生高频失真的效应，您应该采用特别的差分探头或者高压探头比如，泰克的P5205，P5100进行测量。 18． 如何在模拟电路用好数字示波器，比如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考地线都是连接地线的，因此良好的接地是测量干扰的首要条件。 ② 示波器参考地线引入的干扰问题，由于普通探头通常都有一段接地线，会与待测点构成一个类似环形天线的干扰路径，引入比较大的干扰，因此要尽量减少这一干扰，可以采用的方法是将探头帽拿掉，不使用探头上引出的地线，而直接使用探头尖端和 探头内的地点接触待测点进行测量。 ③ 使用差分测量的方法，消除共模噪声。泰克提供一系列的差分探头，比如专门针对小信号的ADA400A可以测量到几百微伏，用于高速信号测量的P7350提供高达5GHz的带宽。 ④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集（Hi-Res）的信号捕获模式，可以过滤信号上叠加的随机噪声。 19． 在测量离板信号线的传导骚扰时，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。初步分析是由于板上的开关电源芯片引起的，如何使用示波器测量这样的噪声信号？ 答：示波器可以测试噪声信号有几个考虑的因素： ① 被测信号的幅度，是否为小信号， 示波器配合探头可以测试uA?级的信号。 ② 被测信号的频率。 ③ 探头的连接方式不当会产生噪声，影响测试结果。 20． 在用泰克的示波器时，如何理解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间（即释抑时间），在这段时间内，即使有满足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示，意义是整个记录长度或者整个屏幕的百分比。 示波器的触发部分的作用就是稳定的显示波形，触发释抑也是为了稳定显示波形而设置的功能。主要针对大周期重复而在大周期内有很多满足触发条件的不重复的波形点而专门设置的。比如图中所示，图中红色的点都可以满足触发条件，如果不用释抑功能，触发点将不固定，造成显示不稳定，使用触发释抑后，每次都在同一个点触发，因此可以稳定显示。 此外，对于调幅信号等也一样要使用触发释抑。详情请参见泰克文章《示波器XYZ》。 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关系？我们也有一款其它厂家的示波器，带宽100MHz、采样频率只有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指标，因为在数字示波器中有ADC，它的采样率理论上需要满足Nyquist采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等。泰克示波器采用先进的波形重构算法，被测信号的每个周期只需要2.5个点就能够重构波形。也有的示波器采用线性插值算法，可能就需要10个点。一般采样率是带宽的4－5倍就可以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（捕获单次信号的能力）＝重复带宽，您所说的另一种示波器的单次带宽显然不到100MHz，您可以看一下它的指标。 31． 示波器指标中的带宽如何理解？ 答：带宽是示波器的基本指标，和放大器带宽的定义一样，是所谓的－3dB点，即，在示波器的输入加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽。也就是说，使用100MHz带宽的示波器测量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有0.707V。这还只是正弦波的情形。因此，我们在选择示波器的时候，为达到一定的测量精度，应该选择信号最高频率5倍的带宽。 32． 测量系统的总带宽如何获得？ 答：测量系统的总带宽＝0.35/上升时间(1GHz以下示波器)。 33． 在带宽一定的条件下，采样频率太大是否也没有太大的意义？ 答：带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。使用泰克的示波器每个被测信号周期只需2.5个点就能够最大限度的重构波形。其它一些示波器需要大于4个样点/周期，即100MHZ带宽示波器单次采集至少需要400MS/s的采样率，有些示波器甚至需要10个点（线性内插技术）才能保证采集信号有意义。 34． 所谓高斯响应示波器和平坦响应示波器各有何优缺点和适合的领域？ 答：在示波器的中并没有平坦相应和高斯相应的指标。在示波器中会出现类似的比较或探讨，可能有如下原因： 众所周知，示波器是时域的仪器，从泰克发明第一台可触发的模拟示波器以来，示波器的带宽一直是最重要的指标，它是指示波器内部的前置放大器的模拟带宽。但是，示波器带宽的定义却是频域的定义，即正弦波幅度衰减到-3dB点时的频率点。一个复杂高速信号含有丰富的频谱分量，如果需要精确测量信号，必须知道它们的每一个频谱分量的幅度和相位，所以示波器的幅频特性和相频特性非常重要。 从最近几年的发展来看，目前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，带宽几乎每年都在提升。当示波器带宽到达几个GHZ时，前置放大器作为模拟器件，保证良好的幅频和相频特性越来越难，泰克是掌握这一最关键技术的唯一公司。有些厂商无法做到，就不得不采用其它的一些方法来修补模拟器件带宽的不足，获得更高的带宽，频响曲线自然发生变化。 随着目前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出现了一些新的技术，最显著的是示波器通过数字信号处理技术（DSP）来得到更好的性能。DSP就在数字示波器主要应用包括：  增强带宽  更快的上升时间  增益和波形校准与改善  幅度和相位的改善  光参考接收机归一化 其中泰克的第三代示波器（DPO）就是DSP技术的最好体现。合理的利用DSP可以提升示波器测试的信号保真度。但是，DSP技术的使用会是每一个示波器的使用者产生迷惑，特别是在“带宽是否可以通过DSP可以提升”，“示波器的带宽是模拟带宽，和DSP技术有何关系”，“当前的示波器带宽到底是模拟带宽还是DSP带宽？”“DSP技术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拟带宽是7GHZ，通过DSP增强后的带宽是8GHZ，为了保证每一个测试人员对这两种方式的理解，在TDS6804B中可以打开和关闭DSP的带宽增强功能。泰克将DSP增强带宽带来的优点和问题告诉每一个测试人员，帮助测试人员理解模拟带宽和DSP增强带宽的测试结果，更好的进行高速信号测试。 35． 除高斯响应示波器和平坦响应示波器之外，还有基于其它响应的示波器吗？ 答：示波器前置放大器的频响特性是决定测试结果的最关键因素，它由模拟器件决定。关键在于用何种方法来获得足够的频响。 36． 以前在用TDS744,TDS745等示波器时，使用的是无源探头(如P6139A,带宽500M)。在购买了有源探头(P6237)之后, 从测试波形来看(特别是测高频信号时),两者的测试结果差异较大. 从探头参数得知, 有源探头的输入电容<1pF,而无源探头则为10pF左右. 这样看来应该是有源探头的测试结果更能反映信号真实的情况. 既然无源探头对高频信号衰减很大, 那么500M的带宽有什么意义呢? 如何根据测试情况来选择使用有源或无源探头？ 答：您的P6139A探头加上泰克的500MHz示波器典型带宽值还是可以达到500MHz，但是正如您所说，其输入电容不同，这一电容将产生对于待测信号的负载效应，造成信号振铃，形状发生改变，因此这个时候使用有源探头时能反映信号的真实情况。实际上，使用探头不光要考虑带宽，所有这些因素我们在测量高频信号的时候都要考虑：  带宽/上升时间  动态范围  负载效应  接地效应  共振效应 尤其P6139A时您还要考虑地线的影响，探头上的接地线也会带来振铃，测量高频信号的时候应该尽量缩短地线的长度。 另外，您使用的P6247是有源差分探头，共模的影响也可能是一个因素。 选择无源探头主要是因为其动态范围大，比如P6139A可以测量从毫伏到几百伏的信号，而P6247只能测量＋－8.5V的信号。另外有源探头价格也是一个因素。 37． 实验时，示波器接地线后，导致MOsfet炸掉，现在将示波器都剪掉了地线。这是什么原因？ 答：为保证测试中的人身安全以及获得良好的测量效果，一般示波器的所有探头的地线都与机壳连接在一起，并连接到示波器电源线的地线。因此，您在电源中测量MOSFET管波形的时候，如果其中任何一个点都不是地，就会产生问题，如下图所示。 剪断地线可以防止对MOSFET管测试中的短路问题，但是也会带来一些其它的测试问题，比如示波器机壳带电，示波器机壳分布参数对测量信号造成影响等。解决的办法是使用差分探头，比如泰克的P5205，可以测量所谓的2个测试点都不是地的差分信号。 38． 用示波器抓取数据时，发现存储的文本里只有当前屏幕的数据，且是按照resolution为时间间隔的。如何利用软件实时处理数据（matlab?），如何抓到更多数据？ 答：泰克示波器采用压缩屏幕的显示风格，即屏幕显示的波形为采集下来的所有数据，配合TDS5000B的multiViewZoom功能，可以方便显示所有波形。 泰克TDS5000B，TDS6000，TDS7000B，TDS8000B系列示波器都采用完全开放的WINDOWS平台，支持当前所有的流行工具，象Matlab，LabView，VB，VC，.NET，MicroSoft Office VBA等等，可以灵活进行数据分析和处理。 这些分析工具还可以直接安装在示波器里面，构成一台集数据采集，分析，显示，处理的仪器。 单次采集更多的数据，需要示波器配备更深的存储深度，象TDS5000B系列通用示波器可以支持到16M内存。 39． 影响示波器工作速度的因素有哪些？ 答：实际上任何一台示波器的原理都差不多，前端是数据采集系统，后端是计算机处理。影响速度主要有两方面，一是从前端数采到后端处理的数据传输，一般都是用PCI总线，此乃传输瓶颈, 但已有新技术可以突破；另一个是后端的处理方式，提高处理速度可以通过数据分包共享来实现。 40． 我们的应用通常会捕获2M甚至更多的数据进行分析, 且采样率通常会高达10GS/S, 但在进行参数测试和FFT等分析时总是显得很慢, 为什么？ 答：处理的数据量大，速度自然会慢。要想获得大数据量的高速实时FFT分析，除非采用专用FFT处理器，但成本较高。 41． 使用泰克的TDS2014数字示波器抓一个并口的时序时，总能测到能量很强的50Hz交流，而测不到信号，但是示波器的地和所测并口的地是一致的，怎么办？ 答：可以从以下几方面入手： ① 检查示波器是否很好的接地或采用隔离变压器隔离； ② 附近是否有较强50Hz信号感应； ③ 在较强干扰环境下，应注意并口的驱动能力及工作频率与测试操作选择是否合适。若只看到50Hz干扰正 弦波，且波形较规则，则应考虑并口可能未工作； ④ 检查一下探头尖是否损坏了； ⑤ 建议把用不着的外设都拨掉，也有可能从显示器上来的； ⑥ 如果示波器用了很久，就要考虑底线是否正常，就是那个小夹子。 把探头取下，用万用表量一量。 42． 要解决抗电源干扰问题，想测量总电源的干扰信号串入到弱信号放大器电源的情形。结果，即使示波器探头和地连在一起，都有干扰信号，不管测哪里都一样。干扰信号是音频。这是为什么？ 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考地线都是连接地线的，因此良好的接地是测量干扰的首要条件； ② 示波器参考地线引入的干扰问题，由于普通探头通常都有一段接地线，会与待测点构成一个类似环形天线的干扰路径，引入比较大的干扰，因此要尽量减少这一干扰，可以采用的方法是将探头帽拿掉，不使用探头上引出的地线，而直接使用探头尖端和探头内的地点接触待测点进行测量； ③ 使用差分测量的方法，消除共模噪声。泰克提供一系列的差分探头，比如专门针对小信号的ADA400A可以测量到几百微伏，用于高速信号测量的P7350提供高达5GHz的带宽； ④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集（Hi-Res）的信号捕获模式，可以过滤信号上叠加的随机噪声。 43． 在EMC试验中有时候会出现指示表短暂的指示消失现象，使用示波器进行检测，发现试验过程中示波器有屏幕整个晃动的现象。试验的项目是EFT（瞬变脉冲串抗扰度试验），如何解释和怎样在试验中消除这种现象？ 答：EFT有时会对示波器造成干扰，造成误触发，可尝试使用示波器的高频抑制触发模式，限制示波器带宽等办法。 44． 为什么示波器有时候抓不到经过放大后的电流信号？ 答：如果信号的确存在，但示波器有时能抓到，有时抓不到，这可能和示波器的设置有关系。通常若您可将示波器触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式，如果这种方式还不行，通常仪器可能出了问题。 45． 新型数字示波器怎样用于单片机开发呢？ 答：单片机电路开发过程中，一般来讲所用的元件和芯片本身都没有问题，有问题的往往是他们之间相互通信和预想的不同，单片机中，常见的总线是SPI,I2C,USB,LIN,CAN, 54621A和54621D示波器本身支持串行信号的触发功能，可直接调试串行总线上的通信情况，另外，若您使用DSP结合MCU开发电路板，可能牵涉到软硬件联调，这时您可以用54621D的数字逻辑通道连接到控制线或数据、地址线上，借以判断在特定的操作条件或子程序运行下，电路是否能正常工作。而且其每通道2M点的存储深度非常有助于分析问题的原因，观察长时间的串行信号，观察握手时序等。而且其放大功能，可将信号放大数万倍以观察细节。 54621A的价格应在US$2500左右，54621D的价格应该在低于US$4000。您可以访问http://www.agilent.com/find/mso http://www.agilent.com/find/test 下载相关的许多应用文章。 46． 新型数字示波器54621A和54621D在检测时是否对（Inter-IC）总线的不同信号和不同速率有影响呢？ 答：I2C Bus信号一般工作速率不超过 400Kbit/s,最近也出现了几Mbit/s的芯片，54621A和54621D在设置触发条件时，无需顾及不同速率的影响，但对其它总线，如CAN总线，您先要在示波器上设置CAN总线当前的实际工作速率以便示波器能正确解，并正确触发。 47． 除示波器54621A和54621D外，还有什么其他仪器可以检测和分析Inter-IC总线信号？ 答：想对Inter-IC总线信号进行进一步的分析，如协议级的分析，可使用安捷伦的逻辑分析仪，但相对来说，价格比54621A/D要高。 48． 数字示波器的各种触发的应用，比如说边沿触发，毛刺触发和脉宽触发等，它们各自适合测试那种信号？ 答：① edge trigger ， 边沿触发，可设触发电平，上升沿或下降沿。边沿触发也称为基本触发。 ② advanced trigger，即高级触发，里面含概各种不同的触发功能，可以根据被测信号的特征，设置相应的触发条件，定位感兴趣的波形。 高级触发是电路调试的关键。在电路调试过程中，如果事先不了解被测信号可能的问题，可以先使用泰克数字荧光示波器，利用400,000/秒波形捕获速度，迅速发现电路中的各种问题，再配合不同的高级触发功能来进行故障的细节定位，这样可以缩短您的调试周期。 49． 关于毛刺测量，以前请教过相关的技术人员，得到的答复是，示波器所能捕捉的最小毛刺就是示波器的采样速率。是否所有的示波器都遵循这一规律？此时示波器的前置滤波器不会对它有影响吗？ 答：不能断言所有的示波器都是这样。比如，有些示波器达到1GS/s，带宽只有60MHz，显然，1ns的毛刺不可能捕捉到。其实捕捉毛刺的能力除了带宽，采样率，还取决于波形捕获率，即每秒能够捕捉的波形数量，详情请参见泰克关于DPO的应用文章。 50． 在使用示波器时如何消除毛刺？ 答：如果毛刺是信号本身固有的，而且想用边沿触发同步该信号（如正弦信号），可以用高频抑制触发方式，通常可同步该信号。如果信号本身有毛刺，但想让示波器虑除该毛刺，不显示毛刺，通常很难做到。 可以试着使用限制带宽的方法，但不小心可能也会把信号本身虑掉一部分信息。若使用逻辑分析仪器，一般来说，使用状态采集的方法，有些在定时方式下采集到的毛刺，就看不到了。 51． 在实际工作中，当碰到突发的毛刺信号，如何捕捉和测试？ 答：比如我们在进行时钟测试时，经常会碰到偶发毛刺信号，该信号将会对我们的电路产生误动作，因此捕获该信号成为测试的关键，由于事先我们无法判断该毛刺为正还是为负，因此我们须先利用TDS5000示波器的数字荧光功能即快速波形捕获模式结合无限余辉查看毛刺特征，然后利用示波器的高级触发功能——脉宽触发依照信号特征，如：小于正常时钟脉冲宽度触发。 52． 毛刺/脉宽触发的应用场合有哪些？ 答：毛刺/脉宽触发一般有两种典型应用场合，一是同步电路行为，如利用它来同步串行信号，或对于干扰非常严重的应用，无法用边沿触发正确同步信号，脉宽触发就是一个选择；另一是用来发现信号中的异常现象，如因干扰或竞争引起的窄毛刺，由于该异常是偶发显现，必须用毛刺触发来捕获(另一种方法是峰值检测方式，但峰值检测的方法有可能受其最大采样率的限制，同时，一般是能看，不能测)。若被测对象的脉冲宽度是50ns，而且该信号没有任何问题，也就是说，没有因干扰，竞争等问题引起的信号畸变或更窄的，用边沿触发就可同步该信号，无需使用毛刺触发。有不少用户将脉宽触发设置为10ns ~ 30ns，幸运的是，5462x和546?x是业界难得的能完成该操作的仪器。若想验证该10MHz方波中有无异常脉冲，包括比50ns窄很多的脉冲，就会用到脉宽或毛刺触发, 也就有可能会用到5ns的设置。 53． 安捷伦的数字示波器有没有DPO功能？ 答：DPO是一个专用名词，只有一个示波器公司使用该名词，安捷伦对应的功能叫MegaVision，和DPO相同之处是：①可以直接信号中的异常现象。②波形捕获率远高于普通数字存储示波器。不同之处：①发现异常信号后，MegaVision可对该异常直接放大并观察信号细节。②MegaVision示波器的实时采样率突破1.25GSa/s极限，可达2GSa/s(如546?xA/D示波器)甚至更高。③MegaVision示波器是为需要深存储的应用场合优化的，当示波器存储深度>10K,甚至100K, 2M时，其波形刷新率是业界及其领先的。 54． 如果依据信号上升时间确定了带宽后，按照该带宽确定采样率的原则仅仅是为了实现无采样混叠误差吗？ 答：确定带宽后再确定采样率，业界的一些公式，的确确定采样率的原则是为了实现无采样混叠误差，但它是泛泛的评估说法，具体还要看您被测对象的特征，因为最高的指标往往是在特定条件下给出的，未必满足您的测试应用。 55． 示波器如何显示两个采样点之间的波形？ 答：示波器的显示方式有多种：点显示、正弦内插显示、直线连接显示；示波器的缺省显示方式通常为矢量连接显示方式，有的示波器仅支持直线连接方式；无论是直线连接还是正弦内插，在两个实际采样点之间提供的信息都不是实际采集的，由于直线连接方式可能会导致显示出现突变，如在一正弦波的波峰采集一个点，两边的波谷各采集一点，会显示出三角波，而用正弦内插显示出来仍是正弦波，所以，有些应用文章中的说法是：采用直线连接，对采样率的要求更高，如10倍的关系(以真实再现波形)；采用正弦内插，对采样率要求稍低以下，也有文章说，2.5倍就可以，工程上一般说4倍以上，也有5倍，6倍的说法。 56． PCB板上的高速信号特征：156.25MHZ差分时钟信号，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps，jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps，请问需要多高带宽的示波器才能精确测量？测量误差可达多少？ 答：对于156.25MHz 差分时钟信号，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps ，若您想精确测试该上升时间，如3%的测试精度，0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 带宽示波器及其探头系统，若10%精度可接受，0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 带宽示波器及其探头系统。注意若您使用差分探头，您要确保，从被测点算起，整个示波器的带宽是5.6GHz, 幸运的是目前安捷伦推出了7GHz带宽的差分探头。同时，54855A本身的上升时间指标实测是65ps , 说明书上给出72ps的指标。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精确测量抖动指标，要求示波器本身的抖动指标要更高，54855A本身的触发抖动指标是1ps RMS ,比业界同类产品好7倍，另一相关指标是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ]，好过同类产品2倍以上，这和它真正使用20GSa/s的A/D有关，它消除了使用多个(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼凑成一个20GSa/s所带来的误差。 57． 在选择示波器时，一般考虑的多的是带宽。那么，在什么情况下要考虑采样速率？ 答：取决于被测对象，在带宽满足的前提下，希望最小采样间隔(采样率的倒数)能够捕捉到您需要的信号细节。业界有些关于采样速率经验公式，但基本上都是针对示波器带宽得出的，实际应用中，最好不用示波器测相同频率的信号。若您在选型，对正弦波，选择示波器带宽是被测正弦信号频率的3倍，以上，采样率是带宽的4到5倍，实际上是信号的12到15倍，若是其它波形，要保证采样率足以捕获信号细节。若您正在使用示波器，可透过以下方法验证采样率是否够用将波形停下来，放大波形，若发现波形有变化（如某些幅值），采样率就不够，否则无碍。也可用点显示来分析，采样率是否够用。 58． 100MHz的模拟示波器可以较清楚看到寄生波形，而100MHz的数字示波器却看不到（仅能看到波形加粗）？ 答：此现象和示波器显示有关，模拟示波器上看到的迹线一般较细，它通过垂直偏转器直接将电压打到屏幕上，而且扫描速率和波形刷新率都很快。数字示波器是通过A/D将波形电压量化，存到内存中，处理之后再显示，数字示波器屏幕的显示分辨率是有限的，通常为6?0点或1000点，若您将示波器的存储深度(记录长度)设置成10K或2M, 这意味着，要让内存中10K或2M点的信息量通过6?0个点或1000个点来反映，无论算法有多好，都会带来一定的显示误差，波形加粗的程度和存储深度是相关的，这些问题是数字示波器特有的问题，另外数字示波器缺省显示方式为矢量显示方式，即会在两个采样点之间以线性算法，或正弦内插算法插入一些点，模拟示波器没有这些问题。您可试着将示波器记录长度改为500点，并将矢量显示改为点显示，观察数字示波器每次采样实际得到的数据，调整时基，可以清楚得看到这些点，即使使用矢量显示，线会变细些。仅从仪器角度出发，另外测量小信号，使用1:1得探头得结果，可能会比10:1探头更好些 。另外，模拟示波器没有采样率得概念，只有扫描速率概念，使用数字示波器，采样率很多时候需考虑。 59． 模拟和数字示波器在观察波形的细部时，那个更有优势（例如：在过零点和峰值时，观察1%以下的寄生波形）？ 答：观察1%以下的寄生波形，无论是模拟示波器还是数字示波器，观察其精度都不是很好，模拟示波器的垂直精度未必比数字示波器更高，如某500MHz带宽的模拟示波器垂直精度是+/-3%, 并不比数字示波器(通常为1~2%精度)更具优势，而且对细节，数字示波器的自动测量功能比模拟示波器的人工测量更精确。 60． 数字示波器一般提供在线显示均方根值，它的精度一般是多少？ 答：示波器的幅值测量精度，很多人用A/D位数来衡量，实际上，随着您所用的示波器带宽，实际的采样率设置等，会有变化，若带宽不够，本身带来的幅值测量误差就很大，若带宽够了，采样设置很高，实际的幅值测量精度就不如采样率低的时候的精度(您有时可参考示波器的用户手册，它可能会给出不同采样率下，示波器的A/D实际有效位数);总的来讲，示波器测量幅值，包括均方根值的精度往往不如万用表，同样，测量频率，它不如频率计数器。 61． 如何捕捉并重现稍纵即失的瞬时信号？ 答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，如果使用的是安捷伦5462xA/D,546?xA/D,5483xB/D,5485xA,这些仪器都支持MegaZoom功能，就是说，可在观察信号全局的同时，对局部细节进行放大观察，或者通过移动屏幕的方式，或者通过双时基显示功能来完成。注意示波器的存储深度将决定所能采集信号的时间，和能用到的最大采样速率。 62． 安捷伦的哪种示波器能够测试频率为500M的载波信号？ 答：如果仅测载波信号本身，通常载波信号为正弦波，推荐使用1.5GHz示波器(安捷伦54845B),使用BNC电缆连接被测对象，可得到~94.6%的上升时间测量精度。若必须使用探头，推荐使用1157A 有源探头(2.5GHz带宽)。如果使用500MHz带宽的示波器，即使使用BNC电缆，最好情况下得到的幅度测量误差是29.3%,上升时间测量精度是58.6%。 63． 示波器标称为60MHZ，是否可以理解为它最大可以测到60MHZ？ 答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号，根据示波器带宽的定义，如果输入峰峰值为1V的60MHz的正弦波到60MHz带宽的示波器上，从示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。 6?． 用标称为60MHZ的示波器测4.1943MHZ的方波时测不到，为什么？ 答：如果要测试的是方波，选择示波器的参考标准是信号的上升时间，若示波器带宽＝0.35/信号上升时间* 3，则上升时间测量误差为5.4%左右。 示波器的探头带宽也很重要，如果使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。如若您使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz。如果在探头前端使用连接导线，会进一步降低探头性能(但对~4MHz方波，不应有太大影响，因为速度不是很快) 。 另外，查看一下示波器使用手册，有的厂家新推出的示波器，在1:1设置下，其实际带宽将锐减到<=6MHz,对于~4MHz的方波，其三次谐波是12MHz,其五次谐波是20MHz,若带宽降到6MHz,对信号幅值衰减很大，即使能看到信号，也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好，但该现象很容易被排除。建议可以用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。 65． 怎样测量时钟的稳定度？ 答：假设使用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB或5485xA ，可以用其标准配置的直方图方式测量，其时钟边沿或幅值的抖动情况，具体可参见安捷伦的应用文章：“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988－6109EN)，可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA,若您希望更加强大的抖动分析功能，其配有专门的抖动分析软件，提供功能十分强大的抖动分析，具体可参见5485x示波器的Datasheet，更详细的信息，可致电安捷伦。 66． 使用安捷伦示波器精确测量PLL中周期抖动有什么方法和技巧？ 答：如果用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB和5485xA , 可以用其标准配置的直方图方式测量，其时钟边沿或幅值的抖动情况，具体可参见安捷伦的应用文章“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988－6109EN)，可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA，如果希望更加强大的抖动分析功能，其配有专门的抖动分析软件，提供功能十分强大的抖动分析，具体可参见http://www.agilent.com/find/test 5485x示波器的Datasheet,更详细的信息，可致电安捷伦。提醒在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足测试需求，如示波器本身的触发抖动指标等，同时要注意使用不同的探头和探头连接附件时，若不能保证示波器的系统带宽，测量结果会不准确。 67． 如何使用安捷伦示波器测量PLL的Settle time？ 答：可使用安捷伦548xx系列示波器+USB-GPIB 82357A 适配器+软件选件 来完成。也可使用安捷伦的较低价位的调制域分析仪来完成。 68． 设计一个PLL,，如何测量PFD(频率鉴相器)的死区? 答：可以将示波器的一个通道连接到参考信号，另一通道连到反馈信号，设置示波器的触发条件为建立保持时间触发，这时，在调整示波器建立保持时间设置的同时，调整参考信号，直到失锁，这时的建立保持时间设置就对应您的PFD死区。理论上，认为失锁会在两个时刻发生，一是在初始工作时间，两个信号相差(频差)超过PLL的捕捉带宽；另一始在跟踪过程种，反馈信号变化过大，使两个信号相差超过PLL的跟踪带宽会失锁。安捷伦所有548xx 系列示波器都可完成该测量(在带宽满足的前提下)。 69． 使用安捷伦设备如何测试光信号？ 答：安捷伦有全套测试方案测量光信号，从光源、光谱仪、光万用表、光示波器、光波长计等，如果想用实时示波器测量光信号，可使用光电转换器结合示波器完成测量。 70． 如何使用示波器测量电源纹波？ 答：可以先用示波器将波形整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量)，同时还利用示波器的FFT功能从频域分析。 通常若不太清楚被测对象细节(幅值，频率等)的情况下，可使用”AutoScale”按钮，观察到信号的大概，再调整水平控制旋钮和垂直控制旋钮，以得到最佳的显示(如，幅值尽量满屏显示)，再用Zoom功能将波形作满平放大显示，测电源纹波时，可将纹波部分用Zoom功能放大来分析；另外，可能会考虑从频域角度分析电源，观察其谐波和杂波情况，为此，可让示波器显示尽量多个周期信号，将示波器的存储深度仅可能用到最大，采样率设置成适当的数值，以保证波形不失真，这样得到的频率分辨率为采样率除以当前存储深度设置，观察各次谐波及其与基波的幅度差。另外，若使用MatLab软件，可利用MatLab软件的强大功能对捕获的信号数据进行更加深入的分析。546xx、548xx都标准配置有和计算机相连的软件，直接将数据取到计算机中，以进一步分析，当然，也可将Matlab软件直接装到548xx中。 若已经知道电路的参数,可直接调整示波器设置，让其工作在合适的采样率和垂直刻度下。 71． 开关电源输出电压的纹波是一个重要的指标，如何正确使用示波器来测量这个指标？ 答：纹波的定义是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，英文称为 PARD (Periodic And Random Deviation)。它的定义是杂波的峰峰值。测量纹波要注意的事项： 示波器探头地线会带来很大纹波，应该拔掉地线直接使用探头内地线进行测量。当然，最好的测量方法是使用50欧姆终端电阻，用BNC电缆直接联结到示波器，这里应该注意该50欧姆电阻要考虑功耗，可能要大功率电阻。 相关的标准要求，比如是否要分出周期性工频纹波和开关纹波，高频噪声等。再比如，测量频率是否要限制在20MHz以下。 72． 测纹波时有很大一部分是５０赫兹的周期性尖脉冲，负载电流越大，脉冲幅度越大，有哪些具体的解决办法？ 答：在泰克功率测量系统中，当进行纹波测量时，我们可以选择工频纹波测试或开关纹波测试，这样就可自动滤掉不相关频率的纹波，比如：选择测试200KHz的纹波，那么示波器将会自动对其他频率成分进行滤波。 73． 测量纹波时怎样去除在纹波上的噪声，比如工频噪声？ 答：纹波上的噪声可通过TDS5000示波器在捕获模式中的高分辩率捕获模式就可以去除这些随机的噪声。纹波分两种一种是工频的，100HZ，一种是开关纹波。TEK推出的TDSPWR2就能把这两种纹波分离后分别测量得出结果。 74． 精确测试开关电源的纹波与噪音时，是否要在专门的实验室里才可以？ 答：当然如果有专门的实验室进行纹波测量是最理想的。在不具备这个条件的时候应当注意的问题有： ① 示波器应该有良好的接地； ② 如果测量标准有带宽限制的要求，应该打开TDS430A中的20MHz带宽限制； ③ 使用示波器的交流耦合； ④ 使用BNC电缆，并用TDS430A的50欧姆输入阻抗档进行测量（这时可能需要50欧姆的大功率负载，BNC适配器或者制作测试夹具）为提高测量精度，不应该使用示波器的探头，示波器探头的地线会引入比较大的噪声。 75． 如何使用示波器测量一些低纹波电源的输出纹波值？比如测量1.8V的输出纹波，一般都标称输出纹波小于20mV，如何用示波器来验证？而普通示波器即使直接探头接探头地夹的噪声就有二三十毫伏了。 答：这个的问题很有代表性。要用到高共模抑制比的电压差分探头，它能工作在高噪声环境中。 76． 怎样用数字示波器查看和读出所显示的波形的周期？ 答：所有的数字示波器都支持波形周期测量，从提高测试精度的角度出发，如果使用的是5462x/546?x (546?5除外)，可在其测量参数中选择Counter，其内嵌硬件频率计数器会被启动进行精确的频率测量(5 digit)，若使用的是其他型号示波器，尽量让示波器屏幕显示一个周期的信号，幅值尽量满刻度，这时测量精度一般较好，可以用示波器的自动测量功能，也可用光标手动测量。 77． 在开发当中碰到一个问题，在样板机上加改功能，检测样板的声频，数据输出，触发信号等等，检测的结果跟设计的结果差不多一样，为什么样板声音清晰，显示准确，而成品的声音有时候是可以接受，但是有时候不行？ 答：实际被测对象的声音有时可以接受，有时不行，但示波器上的波形显示看不出什么问题，或示波器显示数据和被测对象上的数据相差很远。往往是示波器和您的被测对象没有同步造成的。可尝试下面的方法： 声音信号通常为低速信号，可让示波器工作在滚动方式下，观察信号出现问题时，手动停止波形采集，并进行分析。 在时域中观察声音信号往往不太全面，安捷伦的动态信号分析仪在很多时候是更好的选择，但若没有该仪器，可结合示波器的FFT功能从频域观察。 尝试用示波器的触发功能，若手边有混合信号示波器(54xxxD)，可结合其逻辑通道定义触发条件(如类似逻辑分析仪的状态触发，顺序触发)。 78． 如何tds3012示波器进行时钟抖动测试？ 答：在泰克的开放平台示波器中（比如TDS7000，TDS5000）有专门的抖动测量软件，可以进行全面的抖动测量（比如Rj，Dj等）。在TDS3012中只能通过无限余辉对信号进行比较长时间的累计测量。另外，一般频率比较高的时钟才需要测量抖动。 一般示波器测量信号的原则是：示波器的带宽应该是信号最高频率的5倍，如果上升时间比较快的方波可能需要示波器带宽是信号频率的10倍甚至更高。所以建议采用更高带宽，开发平台的示波器。 79． 在AC/DC开关电源中如何用示波器进行功率因数测量？ 答：其实使用示波器测量功率因数就是测量电压与电流之间的相位差即cosφ，同时泰克TDS5000功率测试系统也自动对PFC的相关参数进行测量（如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等）。 80． 用泰克示波器的FFT功能可以看到开关电源的辐射的频率及幅度，但是这里面的幅度的值与认证中心的值的概念是一样吗？假如不是，怎样转换？而且，假如在看波形时选不同的V/DIV，在FFT状态下有不同的幅度，是否正常？---我用的型号是TDS1012。 答：使用示波器的FFT功能测得的幅值只能作为定性的分析，而不能作为定量的分析，因此只具备参考价值，如果希望对频谱幅度进行分析可选择Blackman-Harris窗口，这样效果会好一些；当转换V/div时一定会对FFT的幅值产生影响，因为这是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以为了提高测量精度，一般会选择将波形尽可能占满整个屏幕（但决不能超出屏幕），也就是选择较小的V/div档位。 81． 选择什么型号的示波器可有效提高设计效率？ 答：示波器发展到现阶段，已把数据分析提高到重要的位置。使用示波已不仅仅是在调试中观察波形，更重要的是能很好的在设计中分析计算器件参数，帮助大家优化设计方案。选择什么样的示波器最适合要结合您所要观察分析的信号决定。 82． 如何用示波器测试视频参数（包括视频输出电平、水平清晰度、亮度幅频响应、色度幅频响应、亮度信噪比、色度信噪比、亮度非线形失真等等视频参数）？ 答：泰克TDS3000B系列示波器加上TDS3VID或TDS3SDI以及TDS5000系列示波器均提供强大的视频测量功能，甚至包括模拟HDTV功能，以及内置矢量示波器能力，帮助你去分析各种视频参数。 83． 在高频端，如何判断示波器探头本身的阻抗对信号的影响？ 答：示波器的探头都有特定的指标，可以参照探头的等效阻抗－频率图确定探头在频率点的等效阻抗。关于探头，泰克有专门的文章叫做《探头ABC》。 84． 为什么用泰克示波器测试30MHz时钟的波形振铃要比安杰仑的大的多（示波器探头是250MHz的）？ 答：测量状态转换时，只需采用示波器的自动触发方式，将电压和电流的波形设置为比较理想的显示方式。如果使用TDS5000，还可调节resolution旋钮将采样率调至合适档位（一般为信号频率的10倍左右）。 然后利用PWR2软件对被测数据进行自动计算。对于MOSFET我们选择Vds和Ids作为被测信号IGBT选择Vce和Ice作为被测信号。 当用数字示波器测试开关电源时, 可否预先设置限制参数(如测试时间,每次采样数)如何用泰克示波器实现对开关电源状态变换的测试。 连接方式（可举例），示波器按键的设置，必要的注意事项。 85． 在设计软开关PWM变换器时（如PWM半桥开关变换器），怎样用示波器观察MOSFET Vt/It 轨迹？ 答：首先示波器要有通道间的时延校正功能，这样进行相关数学 运算时才能保证基本的准确性。使用高压差分电压探头及电流探头测量。TEK推出的功率测试方案中就可以动态的观察MOSFET的整个工作过程。 86． 输出电容和输出电感的选择应该根据负载的供电需求确定，那对于L和C值都应该按照datasheet上的确定的公式套用吗？如果按照公式推算出来的值在实际应用中出现了问题，那么我们应该根据什么来更换呢？ 答：不同拓朴的输出扼流圈及输出滤波电容的是不同的，应该按自己所选的电路结构选择合适的计算公式。输出电容的大小主要由输出纹波电压要抑制为几毫伏决定。这就要计算出ESR,然后可按厂家提供的DATASHEET选择。但选电容时还要考虑负载的变化、电流变化范围、输出电感感量等等，因为它们会使电容特性改变。 87． 目前，HID疝气灯已经广泛用在一些高档轿车大灯上，但在HID灯安定器的高压电路设计中，发现由于高压回收速度不够快，造成有时点灯不畅。如何解决？ 答：HID疝气灯一般都有一个