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| 示波器知识百问二 |
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 示波器知识百问二
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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 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 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 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 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 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 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， 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：
①增强带宽
②更快的上升时间
③增益和波形校准与改善
④幅度和相位的改善
⑤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 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 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 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：
①带宽/上升时间
②动态范围
③负载效应
④接地效应
⑤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践作选择是否合适。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，借以判断在特定的践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, 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协议，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 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。
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本文刊于：2010-12-30 11:08:10 |
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