示波器使用100问答_示波器使用教程

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示波器使用100问答_示波器使用教程,这个对于各位想使用好示波器的朋友会有一定的帮助的
深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn 17.使用一台标称100MHz的DsO示波器,测量一个高频开关幅值400,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数字小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AD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,玛论上应该使用 450MHz以上的示波器才能将信号中最重要的9次以下诣波准确重新,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探头也一忏,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,泰兒的P5205,P5100进行测量。 18.归何在模拟电路用好数字示波器,比如测音频放人器的小信号,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。 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 i接使用探头尖端和探头內 按触待测进仃测军 ③使用差分测量的方法,消除共模噪声ε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,用于高逖信号测量的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1977K)上由 两个很大的噪声信号。初步分析是由丁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。 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn 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,如何玛解 Holdo这个参数? 答: Holdoff(触发释扣)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小波器也不会触发。在数字小波器中也会用百分比来表小,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》。 21.关于 holdoff,所谓触发与非触发,示波器对采集信号的处理有什么区别? 答:对于数字示波器,不论是否触发,示波器实际上都是在不断地采集波形,但是如果只有稳定的 触发才能有稳定的显小。乜会岀现这种状况,灬波器触发电路的模式岀于“自ω”模式,即不论是否满疋触 发条件都进行波形显示。如果使用“通常”Nma 发条件就不会显示波形。 22.关于 holdoff,如果在水平时间分辨塞不变的前提下,是否百分比设置越大(对应信号显示逐渐 急定)那么就意味着信号的周期越长? 答:是的,百分比越人,释抑时间越长。 23.如何使用示波器测量差分信号? 答:最好的方法是选用差分探头,这时测到的信号最为真实客观:着没有差分探头,可使用两个差 分探头接到示波器的两个通道上(如Ch1,Ch2),然后用数学运算,得到ch1-ch2的波形并进行分析,这 时尽量保持两根探头完伞一样,示波器两个通道的 Vertical scale(每格多少伏)设置一样,否则,误差会较 大 24.怎样用小波器测量出USB总线上的差分信号? 答:USB信号的测试分为2种情况 第一种是需要进行符合UsSB组织定义UsB1.12.0.总线的物珥昃测试规范,只有通过USB一致性测 试后方可打上USB标识。USB物理层一致性测试分为很多个测试项目,主要是考察USB信号的信号质量 如何,象 Signal Quality Test Droop Drop Test Inrush Current Tes 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn HS Specific Tests Chirp Test Monotonic test Receiver sensitivity Test Impedance Test(TDR)等等。 第二种情况是仅观测USB总线上的信号,可以选择合适的差分探头连接到D+,D,直接进行∪SB 信号的观测。USB2.0信号速度比较快,上升时间为儿百皮秒,为了保证信号的包真度测试,需要选择大 于2GHz的示波器和差分探头进行测试 25.PCB板上的高速信号特征:XAU接口3.125GBd串行差分信号:60ps,请问需要多高带宽的 波器才能精确浏量?澳量误差可达多少? 答:对XAU接口3.125GBd串行差分信号,听起来有点象 infinIband信号,用正弦内插的方式, 或类似等效采样的方式来采集,但山于本身带宽和触发抖动等因素,在其测量100ps~130ps范围内的上 升时间时,采用7GHz差分探头可保证误差<3%,对丁<80ps的上升时间测量,其误差会大于10%,虽然 这已经是实卟示波器中最好的方案,单就上升时间测量而言,最精确的方案是安捷伦的网络分析仪(需配上 物理层分析软什),因为其带宽可高达50GHz 26.对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计,需要考虑哪些关键性的问题来降低相位噪声? 答:在ADC,DAC的器件中衡量性能冇很多项指标:象位数、转换速度、DC精度、开关性能、动态 性能(SNR,S|NAD,MD)等等。 27.对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计,怎样测量相位噪声? 答:从示波器的角度来看,可以测试ADC,DAC的模拟和数字信号的幅度,时间,转换后的信号质 量,转换速度,时钟和数据的建立/保持时间等参数,还可以通过TDS示波器中的高级运算功能(频谱分 析功能)来定性测量 SNR SINAD等参数。 28.由于可能需要引入外界的时钟,这样吋钟存在2选1的问题,此时用什么方案才能使相位噪声 的恶化最小? 答:首先要分析抖动产生的来源,示波器米分析抖动是一个很好的工具,目前可以使用 TDs5o00B/6000B/7000B系列示波器配合抖动分析软作进行彻底抖动分析,象确定抖动(Dj〕,随机抖动(Rj Rj和D的分离,最后通过分析造成抖动的原因来消除抖动 29.在示波器上看波形时,用外触发和自触发米看有何区别? 答:示波器的道常触发是边沿触发,其触发条件有2个,触发电平和触发边沿:即:信号的上升沿 (或者下降沿)达到某一特定电平(触发电平)时,示波器触发。示波器只有在信号自触发有问题的时候 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn 才会使用外触发,没冇哪一个更好的问题。而这种问题通常可能是,信号比绞复杂,有很多满足触发条件 的点,无法每次在同一位置触发,从而得到稳定的显示。这时需要使用外触发。举例如下: 魏测上面的信号,由丁ABCD各点鄱会触发,示波器显示波形将不能稳定。这时可以使用下面的信 号作为触发信号,示波器将得到能够仝部周期的显示。 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,如泰克示波器。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人? 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,即被測信号的最高频率信与的每个片期哩论上全少需要采2个点,含则会造成混叠。但是在实 际上还取决于很多其它的因紊,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25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 测量似,100MHz的正弦波,得到的幅度只有0.707V。这还只是正弦波的情形。因比,我们在选择示波 器的时候,为达刭一定的测量精度,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:在示波器的规范中并没有半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米,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, 即王弦波幅度衰减到-3dB点时的频率点。一个复杂高速信号含有丰宫的频谱分量,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,所以示波器的嘔颊特性和相频特性非常亘要 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn 从最近几年的发展来看,日前数字示波器的带宽越做越高,从泰克2000年推出TDS70004GHZ带 宽示波器,2001年推出TDs60006GHz带宽示波器,2003年推出TDS7704B7GHZ带宽示波器,到最 近TDS6804B8GHZ带宽小波器,带宽几乎每年都在提升。当小波器带宽到达几个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抆术的唯一公司。有些厂商 无法做到,就不得个用其它的一些方法来修补模拟器件带宽的个烂,获得史高的带宽,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 的数宇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 试的信号保頁度。但是,DSP技术的使用会是每一个小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樸拟带 宽达是DSP带宽?"DsP技术带来的负面效应是什么? 在泰克最新的TDs6804B8GHz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屮可以打开和关闭DsP的带宽增强 功能。泰克将DSP增媪带宽带來的优点和冋题告泝每一个测试亼员,帮助测试人员解模拟带宽和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(牛别是测高频信号时,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 况来近择使用有源或无源探头? 答:您的P6139A探头加上泰克的500MHz小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: 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn 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人,比如P6139A可以测量从毫伏到几百伏的信号,而P6247 只能测量+-85V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仝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。因北,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M○SFET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,发现存储的文入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:泰克小波器采用压缩屏幕的显小风格,即屏幕显小的波形为采集下来的所有数据,配合 TDS5000B的 multi viewzoom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W| NDOWS 平台,文持当前所有的流行工具,象 Matlab, Labview,VB,VC,NET, Micro soft office vba等等, 可以灵活进行数据分析和处理 这些分析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 次采集熨多的数据,需要示波器配备史深的存储深度,象TDS5000B系列通用示波器可以支持到16M内 存 39.影响横河示波器作速庋的因素有哪些 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn 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。影响遮度 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PC总线,此乃传输瓶颂,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:处哩的数据量大,速度自然会慢。要想获得大数据量的高速实时FFT分析,除非米用专用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,总能测刭能量很强的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于: 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合适。芢只看到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建议把用不着的夕设都拨掉,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 深圳云帆兴烨科技有限公司www.sinyee.cn ④在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集(Hi-Res)的信号捎获模式,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 程中示波器有屏幕氅个晃动的现象。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。道常 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.新型横河示波器怎样用于单片机开发呢? 答:咩片机电路开发过程中,一般来讲所用的元件和芯片木身都没有问题,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SP,2C,UsB,LN,CAN,54621A和54621D示波器本 身支持行信号的触发功能,可直接调试串行总线上的通信情況,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的欻字逻辑通道连接到控制绽或数据、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,可将信与放大数万 倍以观察纽节。 54621A的价格应在US$2500右,54621D的价格应该在低于USS4000。您可以访问 htt:/www.agilent.com/find/msohttp:/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(lner-|C)总线的不同信号和不同速率有 影响呢? 答:2CBus信号一般工作速率不超过400Kbis,最近也出现了几Mbit/s的芯片,54621A和54621D 在设置触发条件时,无需顾及不同率的影响,但对其它总线,如CAN总线,您先要在示波器上没置CAN 总绽当前的实际Ⅰ作速率以便示波器能正确解协议,并正桷触发 47.除示波器54621A和54621D外,还有什么其他仪器可以检测和分析nter-C总线信号? 答:想对 Inter--C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54621AD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。

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