示波器知識百問（十一）
發(fā)布日期：2019年5月8日 瀏覽次數(shù)：
55． 示波器如何顯示兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的波形？
答：示波器的顯示方式有多種：點(diǎn)顯示、正弦內(nèi)插顯示、直線連接顯示；示波器的缺省顯示方式通常為矢量連接顯示方式，有的示波器僅支持直線連接方式；無論是直線連接還是正弦內(nèi)插，在兩個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)之間提供的信息都不是實(shí)際采集的，由于直線連接方式可能會導(dǎo)致顯示出現(xiàn)突變，如在一正弦波的波峰采集一個(gè)點(diǎn)，兩邊的波谷各采集一點(diǎn)，會顯示出三角波，而用正弦內(nèi)插顯示出來仍是正弦波，所以，有些應(yīng)用文章中的說法是：采用直線連接，對采樣率的要求更高，如10倍的關(guān)系(以真實(shí)再現(xiàn)波形)；采用正弦內(nèi)插，對采樣率要求稍低以下，也有文章說，2.5倍就可以，工程上一般說4倍以上，也有5倍，6倍的說法。
56． PCB板上的高速信號特征：156.25MHZ差分時(shí)鐘信號，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps，jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps，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：對于156.25MHz 差分時(shí)鐘信號，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps ，若您想精確測試該上升時(shí)間，如3%的測試精度，0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)，若10%精度可接受，0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)。注意若您使用差分探頭，您要確保，從被測點(diǎn)算起，整個(gè)示波器的帶寬是5.6GHz, 幸運(yùn)的是目前安捷倫推出了7GHz帶寬的差分探頭。同時(shí)，54855A本身的上升時(shí)間指標(biāo)實(shí)測是65ps , 說明書上給出72ps的指標(biāo)。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精確測量抖動指標(biāo)，要求示波器本身的抖動指標(biāo)要更高，54855A本身的觸發(fā)抖動指標(biāo)是1ps RMS ,比業(yè)界同類產(chǎn)品好7倍，另一相關(guān)指標(biāo)是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ]，好過同類產(chǎn)品2倍以上，這和它真正使用20GSa/s的A/D有關(guān)，它消除了使用多個(gè)(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼湊成一個(gè)20GSa/s所帶來的誤差。
57． 在選擇示波器時(shí)，一般考慮的多的是帶寬。那么，在什么情況下要考慮采樣速率？
答：取決于被測對象，在帶寬滿足的前提下，希望最小采樣間隔(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，最好不用示波器測相同頻率的信號。若您在選型，對正弦波，選擇示波器帶寬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，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，可透過以下方法驗(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），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。
58． 100MHz的模擬示波器可以較清楚看到寄生波形，而100MHz的數(shù)字示波器卻看不到（僅能看到波形加粗）？
答：此現(xiàn)象和示波器顯示有關(guān)，模擬示波器上看到的跡線一般較細(xì)，它通過垂直偏轉(zhuǎn)器直接將電壓打到屏幕上，而且掃描速率和波形刷新率都很快。數(shù)字示波器是通過A/D將波形電壓量化，存到內(nèi)存中，處理之后再顯示，數(shù)字示波器屏幕的顯示分辨率是有限的，通常為640點(diǎn)或1000點(diǎn)，若您將示波器的存儲深度(記錄長度)設(shè)置成10K或2M, 這意味著，要讓內(nèi)存中10K或2M點(diǎn)的信息量通過640個(gè)點(diǎn)或1000個(gè)點(diǎn)來反映，無論算法有多好，都會帶來一定的顯示誤差，波形加粗的程度和存儲深度是相關(guān)的，這些問題是數(shù)字示波器特有的問題，另外數(shù)字示波器缺省顯示方式為矢量顯示方式，即會在兩個(gè)采樣點(diǎn)之間以線性算法，或正弦內(nèi)插算法插入一些點(diǎn)，模擬示波器沒有這些問題。您可試著將示波器記錄長度改為500點(diǎn)，并將矢量顯示改為點(diǎn)顯示，觀察數(shù)字示波器每次采樣實(shí)際得到的數(shù)據(jù)，調(diào)整時(shí)基，可以清楚得看到這些點(diǎn)，即使使用矢量顯示，線會變細(xì)些。僅從儀器角度出發(fā)，另外測量小信號，使用1:1得探頭得結(jié)果，可能會比10:1探頭更好些 。另外，模擬示波器沒有采樣率得概念，只有掃描速率概念，使用數(shù)字示波器，采樣率很多時(shí)候需考慮。
59． 模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí)，那個(gè)更有優(yōu)勢（例如：在過零點(diǎn)和峰值時(shí)，觀察1%以下的寄生波形）？
答：觀察1%以下的寄生波形，無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，觀察其精度都不是很好，模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高，如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是+/-3%, 并不比數(shù)字示波器(通常為1~2%精度)更具優(yōu)勢，而且對細(xì)節(jié)，數(shù)字示波器的自動測量功能比模擬示波器的人工測量更精確。
60． 數(shù)字示波器一般提供在線顯示均方根值，它的精度一般是多少？
答：示波器的幅值測量精度，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)際的采樣率設(shè)置等，會有變化，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)際的幅值測量精度就不如采樣率低的時(shí)候的精度(您有時(shí)可參考示波器的用戶手冊，它可能會給出不同采樣率下，示波器的A/D實(shí)際有效位數(shù));總的來講，示波器測量幅值，包括均方根值的精度往往不如萬用表，同樣，測量頻率，它不如頻率計(jì)數(shù)器。
答：示波器的顯示方式有多種：點(diǎn)顯示、正弦內(nèi)插顯示、直線連接顯示；示波器的缺省顯示方式通常為矢量連接顯示方式，有的示波器僅支持直線連接方式；無論是直線連接還是正弦內(nèi)插，在兩個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)之間提供的信息都不是實(shí)際采集的，由于直線連接方式可能會導(dǎo)致顯示出現(xiàn)突變，如在一正弦波的波峰采集一個(gè)點(diǎn)，兩邊的波谷各采集一點(diǎn)，會顯示出三角波，而用正弦內(nèi)插顯示出來仍是正弦波，所以，有些應(yīng)用文章中的說法是：采用直線連接，對采樣率的要求更高，如10倍的關(guān)系(以真實(shí)再現(xiàn)波形)；采用正弦內(nèi)插，對采樣率要求稍低以下，也有文章說，2.5倍就可以，工程上一般說4倍以上，也有5倍，6倍的說法。
56． PCB板上的高速信號特征：156.25MHZ差分時(shí)鐘信號，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps，jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps，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：對于156.25MHz 差分時(shí)鐘信號，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps ，若您想精確測試該上升時(shí)間，如3%的測試精度，0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)，若10%精度可接受，0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)。注意若您使用差分探頭，您要確保，從被測點(diǎn)算起，整個(gè)示波器的帶寬是5.6GHz, 幸運(yùn)的是目前安捷倫推出了7GHz帶寬的差分探頭。同時(shí)，54855A本身的上升時(shí)間指標(biāo)實(shí)測是65ps , 說明書上給出72ps的指標(biāo)。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精確測量抖動指標(biāo)，要求示波器本身的抖動指標(biāo)要更高，54855A本身的觸發(fā)抖動指標(biāo)是1ps RMS ,比業(yè)界同類產(chǎn)品好7倍，另一相關(guān)指標(biāo)是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ]，好過同類產(chǎn)品2倍以上，這和它真正使用20GSa/s的A/D有關(guān)，它消除了使用多個(gè)(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼湊成一個(gè)20GSa/s所帶來的誤差。
57． 在選擇示波器時(shí)，一般考慮的多的是帶寬。那么，在什么情況下要考慮采樣速率？
答：取決于被測對象，在帶寬滿足的前提下，希望最小采樣間隔(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，最好不用示波器測相同頻率的信號。若您在選型，對正弦波，選擇示波器帶寬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，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，可透過以下方法驗(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），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。
58． 100MHz的模擬示波器可以較清楚看到寄生波形，而100MHz的數(shù)字示波器卻看不到（僅能看到波形加粗）？
答：此現(xiàn)象和示波器顯示有關(guān)，模擬示波器上看到的跡線一般較細(xì)，它通過垂直偏轉(zhuǎn)器直接將電壓打到屏幕上，而且掃描速率和波形刷新率都很快。數(shù)字示波器是通過A/D將波形電壓量化，存到內(nèi)存中，處理之后再顯示，數(shù)字示波器屏幕的顯示分辨率是有限的，通常為640點(diǎn)或1000點(diǎn)，若您將示波器的存儲深度(記錄長度)設(shè)置成10K或2M, 這意味著，要讓內(nèi)存中10K或2M點(diǎn)的信息量通過640個(gè)點(diǎn)或1000個(gè)點(diǎn)來反映，無論算法有多好，都會帶來一定的顯示誤差，波形加粗的程度和存儲深度是相關(guān)的，這些問題是數(shù)字示波器特有的問題，另外數(shù)字示波器缺省顯示方式為矢量顯示方式，即會在兩個(gè)采樣點(diǎn)之間以線性算法，或正弦內(nèi)插算法插入一些點(diǎn)，模擬示波器沒有這些問題。您可試著將示波器記錄長度改為500點(diǎn)，并將矢量顯示改為點(diǎn)顯示，觀察數(shù)字示波器每次采樣實(shí)際得到的數(shù)據(jù)，調(diào)整時(shí)基，可以清楚得看到這些點(diǎn)，即使使用矢量顯示，線會變細(xì)些。僅從儀器角度出發(fā)，另外測量小信號，使用1:1得探頭得結(jié)果，可能會比10:1探頭更好些 。另外，模擬示波器沒有采樣率得概念，只有掃描速率概念，使用數(shù)字示波器，采樣率很多時(shí)候需考慮。
59． 模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí)，那個(gè)更有優(yōu)勢（例如：在過零點(diǎn)和峰值時(shí)，觀察1%以下的寄生波形）？
答：觀察1%以下的寄生波形，無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，觀察其精度都不是很好，模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高，如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是+/-3%, 并不比數(shù)字示波器(通常為1~2%精度)更具優(yōu)勢，而且對細(xì)節(jié)，數(shù)字示波器的自動測量功能比模擬示波器的人工測量更精確。
60． 數(shù)字示波器一般提供在線顯示均方根值，它的精度一般是多少？
答：示波器的幅值測量精度，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)際的采樣率設(shè)置等，會有變化，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)際的幅值測量精度就不如采樣率低的時(shí)候的精度(您有時(shí)可參考示波器的用戶手冊，它可能會給出不同采樣率下，示波器的A/D實(shí)際有效位數(shù));總的來講，示波器測量幅值，包括均方根值的精度往往不如萬用表，同樣，測量頻率，它不如頻率計(jì)數(shù)器。
