數(shù)字示波器是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。數(shù)字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對波形的保存和處理。 目前高端數(shù)字示波器主要依靠美國技術(shù)，對于300MHz帶寬之內(nèi)的示波器，目前國內(nèi)品牌的示波器在性能上已經(jīng)可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價(jià)比優(yōu)勢。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字示波器憑借數(shù)字技術(shù)和軟件大大擴(kuò)展了工作能力，早期產(chǎn)品的取樣率低、存在較大死區(qū)時(shí)間、屏幕刷新率低等不足得到較大改善，以前難以觀察的調(diào)制信號、通訊眼圖、視頻信號等復(fù)合信號越來越容易觀察。數(shù)字示波器可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和分析，特別適合于捕獲復(fù)雜動(dòng)態(tài)信號中產(chǎn)生的全部細(xì)節(jié)和異?，F(xiàn)象，因而在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。為了讓示波器工作在合格的狀態(tài)，對示波器定期、快速、全面的檢定，保證其量值溯源，是擺在測試工程師面前的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

　　問題1:每臺示波器都有一個(gè)頻率范圍，比如10M、60M、100M……，我手頭用的示波器標(biāo)稱為60MHz,是不是可以理解為它可以測到60MHz?可我用它測4.1943MHz的方波時(shí)都測不到，這是什么原因？

　　答：60MHz帶寬示波器，并不意味著可以很好地測量60MHz的信號。根據(jù)示波器帶寬的定義，若輸入峰峰值為1V的60MHz正弦波到60MHz帶寬示波器上，您在示波器上將看到0.707V的信號（30%幅值測量誤差）。如果測試方波，選擇示波器的參考標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是信號上升時(shí)間，示波器帶寬=0.35/ 信號上升時(shí)間×3,此時(shí)您的上升時(shí)間測量誤差為5.4%左右。

　　示波器的探頭帶寬也很重要，若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。如若使用20MHz帶寬的探頭，則能實(shí)現(xiàn)的帶寬是20MHz,如果在探頭前端使用連接導(dǎo)線，將會(huì)進(jìn)一步降低探頭性能，但對4MHz左右方波不應(yīng)有太大影響，因?yàn)樗俣炔皇呛芸臁?/P>

　　另外還要看一下示波器使用手冊，有的60MHz示波器在1:1設(shè)置下，其實(shí)際帶寬將銳減到6MHz以下，對于4MHz左右的方波，其三次諧波是12MHz,五次諧波是20MHz,若帶寬降到6MHz,對信號幅值衰減很大，即使能看到信號也不是方波，而是幅值被衰減了的正弦波。

　　問題2:有些瞬時(shí)信號稍縱即失，如何捕捉并使其重現(xiàn)？

　　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），注意示波器的存儲(chǔ)深度將決定您能采集信號的時(shí)間以及能用到的采樣速率。

　　問題3:在PLL中周期抖動(dòng)可以衡量一個(gè)設(shè)計(jì)的好壞，但是要測量卻非常困難，有什么方法和技巧嗎？

　　答：在使用示波器時(shí)，要注意其本身的抖動(dòng)相關(guān)指標(biāo)是否滿足您的測試需求，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，測量結(jié)果也會(huì)不準(zhǔn)確。另外關(guān)于PLL設(shè)置時(shí)間的測量，可使用示波器+USB-GPIB適配器+軟件選件來完成，也可用較為便宜的調(diào)制域分析儀。

　　PLL（Phase Locked Loop）： 為鎖相回路或鎖相環(huán)，用來統(tǒng)一整合時(shí)脈訊號，使內(nèi)存能正確的存取資料。PLL用于振蕩器中的反饋技術(shù)。 許多電子設(shè)備要正常工作，通常需要外部的輸入信號與內(nèi)部的振蕩信號同步，利 用鎖相環(huán)路就可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。鎖相環(huán)在工作的過程中，當(dāng)輸出信號的頻率與輸入信號的頻率相等時(shí)，輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值，即輸出電壓與輸入電壓的相位被鎖住，這就是鎖相環(huán)名稱的由來。鎖相環(huán)通常由鑒相器（PD,Phase Detector）、環(huán)路濾波器（LF,Loop Filter）和壓控振蕩器（VCO,Voltage Controlled Oscillator）三部分組成。

　　問題4:為什么我的示波器有時(shí)候抓不到經(jīng)過放大后的電流信呢？

　　答：如果信號的確存在，但示波器有時(shí)能抓到有時(shí)抓不到，這就可能和示波器的設(shè)置有關(guān)系。通?？蓪⑹静ㄆ饔|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。如果這種方式還不行，那就可能是儀器出了問題。

　　問題5:如何測量電源紋波？

　　答：可以先用示波器將整個(gè)波形捕獲，然后將關(guān)心的紋波部分放大來觀察和測量（自動(dòng)測量或光標(biāo)測量均可），同時(shí)還要利用示波器的FFT功能從頻域進(jìn)行分析。

　　電源紋波是指在電源中，存在大量可以很輕松地與探針耦合的高速、大信號電壓和電流波形，其中包括耦合自電源變壓器的磁場，耦合自開關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場，以及由變壓器互繞電容產(chǎn)生的共模電流。

　　問題6:新型數(shù)字示波器怎樣用于單片機(jī)開發(fā)？

　　答：I2C總線信號一般工作速率不超過400Kbps,近也出現(xiàn)了幾Mbps的芯片，有的示波器在設(shè)置觸發(fā)條件時(shí)，無需顧及不同速率的影響，但對其它總線，如CAN總線，則需要先在示波器上設(shè)置CAN總線當(dāng)前的實(shí)際工作速率以便示波器能正確理解協(xié)議，并正確觸發(fā)。若想對Inter-IC總線信號進(jìn)行進(jìn)一步的分析，如協(xié)議級分析，可使用邏輯分析儀，但相對來說價(jià)格比較高。

　　問題7:關(guān)于模擬和數(shù)字示波器比較的問題：1、模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí)，哪個(gè)更有優(yōu)勢（例如在過零點(diǎn)和峰值時(shí)，觀察1%以下寄生波形）？2、數(shù)字示波器一般提供在線顯示均方根值，它的一般是多少？

　　答：1）觀察1%以下寄生波形，無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，觀察都不是很好。模擬示波器的垂直未必比數(shù)字示波器更高，如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直是±3%,這并不比數(shù)字示波器（通常為1~2%）更具優(yōu)勢，而且對細(xì)節(jié)，數(shù)字示波器的自動(dòng)測量功能比模擬示波器的人工測量更。

　　2）對于示波器的幅值測量，很多人用A/D位數(shù)來衡量。實(shí)際上，隨著您所用的示波器帶寬、實(shí)際采樣率設(shè)置等，它會(huì)有所變化。若帶寬不夠，本身帶來的幅值測量誤差就很大，若帶寬夠了，采樣設(shè)置很高，實(shí)際的幅值測量也不如采樣率低時(shí)候的（您有時(shí)可參考示波器的用戶手冊，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)）?？偟膩碇v，示波器測量幅值，包括均方根值的往往不如萬用表，同理，測量頻率它不如頻率計(jì)數(shù)器。

　　問題8:毛刺觸發(fā)指標(biāo)有什么意義（例如5ns）？假如有一個(gè)100MHz示波器，測量的方波信號大約是10M左右，而且是占空比1:1左右的方波，設(shè)想一下，一個(gè)10M的方波，它的正向或負(fù)向的脈寬都是50ns,那么在什么樣的情況下能真正用到5ns這個(gè)性能呢？

　　答：毛刺/脈寬觸發(fā)一般有兩種典型應(yīng)用場合，一是同步電路行為，如利用它來同步串行信號，或?qū)τ诟蓴_非常嚴(yán)重的應(yīng)用無法用邊沿觸發(fā)正確同步信號時(shí)，脈寬觸發(fā)就是一個(gè)選擇；另一是用來發(fā)現(xiàn)信號中的異?，F(xiàn)象，如因干擾或競爭引起的窄毛刺，由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn)，必須用毛刺觸發(fā)來捕獲（也有一種方法是峰值檢測方式，但峰值檢測方法有可能受其采樣率的限制，所以一般是只能看而不能測）。在問題所提的例子中，若被測對象的脈沖寬度是50ns,而且該信號沒有任何問題，也就是說沒有因干擾、競爭等問題引起的信號畸變或變窄，那么用邊沿觸發(fā)就可同步該信號，無需使用毛刺觸發(fā)。根據(jù)不同的應(yīng)用，未必會(huì)使用到5ns這個(gè)指標(biāo)，一般用戶將脈寬觸發(fā)設(shè)置為10ns~30ns.

　　問題9:在選擇示波器時(shí)，一般考慮多的是帶寬，那么在什么情況下要對采樣速率有所考慮呢？

　　答：取決于被測對象。在帶寬滿足的前提下，希望采樣間隔（采樣率的倒數(shù)）能夠捕捉到您需要的信號細(xì)節(jié)。業(yè)界有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗(yàn)公式，但基本上都是針對示波器帶寬得出的，實(shí)際應(yīng)用中，不用示波器測相同頻率的信號。若在選型時(shí)，對正弦波選擇示波器帶寬應(yīng)是被測正弦信號頻率的3倍以上，采樣率是帶寬的4到5倍，也即實(shí)際上是信號的12到15倍；若是其它波形，要保證采樣率足以捕獲信號細(xì)節(jié)。若您正在使用示波器，可通過以下方法驗(yàn)證采樣率是否夠用：將波形停下來，放大波形，若發(fā)現(xiàn)波形有變化（如某些幅值）就說明采樣率不夠，否則無礙。另外也可用點(diǎn)顯示來分析采樣率是否夠用。

　　問題10:如何理解"考核波形采樣率夠不夠時(shí)，將波形停下來，放大波形，若發(fā)現(xiàn)波形有變化（如某些幅值）就說明采樣率就不夠，否則無礙。也可用點(diǎn)顯示來分析采樣率是否夠用。"?

　　答：我有幸給用戶做過實(shí)測，曾親歷這種現(xiàn)象。當(dāng)時(shí)被測對象是一種看上去很隨機(jī)且高速變化的信號，用戶將觸發(fā)電平設(shè)在-13V左右。波形采集下來后想放大測量細(xì)節(jié)時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)改變示波器時(shí)基（SEC/DIV）設(shè)置時(shí)，信號幅值突然變小，我當(dāng)時(shí)將示波器改成點(diǎn)顯示，發(fā)現(xiàn)好像是點(diǎn)數(shù)（存儲(chǔ)深度）不夠，但我比較點(diǎn)顯示和矢量顯示后，發(fā)現(xiàn)若矢量顯示有一定可信性，那么就是當(dāng)前的兩個(gè)采樣間隔（采樣率的倒數(shù)）中信號有突變，但未能被采集到（采樣間隔不夠細(xì)，即采樣率不夠高）。我換了一臺同樣存儲(chǔ)深度但采樣率較高的示波器，發(fā)現(xiàn)問題消失了。

　　存儲(chǔ)深度也會(huì)影響示波器能用到的實(shí)際采樣率。存儲(chǔ)深度太淺可能是個(gè)問題，因?yàn)榇鎯?chǔ)深度可能限制能實(shí)際用到的采樣速率，但實(shí)質(zhì)上是采樣率不夠，丟失了信號細(xì)節(jié)。存儲(chǔ)深度不夠深，可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)際采樣率不高，這一點(diǎn)跟廠家提供的指標(biāo)關(guān)系不大。