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示波器性能术语及应用
如前所述,示波器类似于照相机,能够捕获我们所感知的信号图象。按快门的速度、采光条件、光圈和胶卷的ASA 等级都会影响照相机捕获图象的清晰度与准确度。示波器的基本体系结构也类似,示波器的性能考虑将在很大程度上影响到其对所要求的信号完整性的实现能力。

        掌握一门新技术通常涉及到学习新的词汇,学习使用示波器也是如此。本部分将描述一些常用的度量标准和示波器的性能术语。这些术语用来描述一些基本准则,而这些准则正是正确选择操作所用的示波器的依据。理解和掌握这些术语将有助于评定和比较不同的示波器。

带宽

        带宽决定示波器对信号的基本测量能力。随着信号频率的增加,示波器对信号的准确显示能力将下降。本规范指出示波器所能准确测量的频率范围。


        示波器带宽指的是正弦输入信号衰减到其实际幅度的70.7% 时的频率值,即- 3dB 点,基于对数标度(见图46)。

        如果没有足够的带宽,示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数据将被丢失。如果没有足够的带宽,得到的关于信号的所有特性,响铃和振鸣等都毫无意义。

        测定示波器带宽的方法:在具体操作中准确表征信号幅度,并运用5倍准则。使用五倍准则选定的示波器的测量误差将不会超过+/-2%,对今天的操作来说已经足够。然而, 随着信号速率的增加,这个经验准则将不再适用。记住,带宽越高,再现的信号就越准确(见图47)。

上升时间

        在数字世界中,时间的测定至关重要。在测定数字信号时,如脉冲和阶跃波,可能更需要对上升时间作性能上的考虑。示波器必须要有足够长的上升时间,才能准确地捕获快速变换的信号细节。(armtt6)


        上升时间描述示波器的有效频率范围。一般用下面的公式来计算特定信号类型示波器的上升时间:

        请注意,选择示波器上升时间的依据类似于带宽的选择依据。对于带宽,考虑到信号速率的极端情况,这个经验准则也并不总是适用。记住,示波器的上升时间越快,对信号的快速变换的捕获也就越准确。在一些应用中,可能只有信号的上升时间是已知的。带宽和上升时间通过一个常数相关联:

        其中,k 是介于0.35 和0.45 之间的常数,它的值取决于示波器的频率响应特性曲线和脉冲上升时间响应。对带宽小于1 GHz的示波器,其常数k 的典型值为0.35,而对带宽大于1GHz 的示波器,其常数k 的值通常介于0.40 和0.45 之间。

        如图49 所示,一些逻辑系列本质上具有更快的上升时间。

采样速率

        采样速率:表示为样点数每秒(S/s),指数字示波器对信号采样的频率,类似于电影摄影机中的帧的概念。示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丢失的概率就越小,如图50 所示。如果需要观测较长时间范围内的慢变信号,则最小采样速率就变得较为重要。典型地,为了在显示的波形记录中保持固定的波形数,需要调整水平控制按钮,而所显示的采样速率也将随着水平调节按钮的调节而变化。

        如何计算采样速率?计算方法取决于所测量的波形的类型,以及示波器所采用的信号重构方式。为了准确地再现信号并避免混淆,奈奎斯特定理规定,信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。然而,这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度,而且,从定义上看,低频干扰是不连续的,所以,采用两倍于最高频率
成分的采样速率通常是不够的。

        实际上,信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。一些示波器会为操作者提供以下选择:测量正弦信号的正弦插值法,以及测量矩形波、脉冲和其他信号类型的线性插值法。

        在使用正弦插值法时,为了准确再现信号,示波器的采样速率至少需为信号最高频率成分的2.5 倍。使用线性插值法时,示波器的采样速率应至少是信号最高频率成分的10 倍。

        一些采样速率高达20GS/s,带宽高达4GHA的测量系统用5倍于带宽的速率来捕获高速,单脉冲和瞬态事件。

波形捕获速率

        所有的示波器都会闪烁。也就是说,示波器每秒钟以特定的次数捕获信号,在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率,表示为波形数每秒(wfms/s)。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内,采样输入信号的频率,波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别,且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性,并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况,如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率(参见图51 和52)。

        数字存储示波器( DSO)使用串行处理机制,每秒钟可以捕获10到5000个波形。一些DSO提供一种特殊的模式,它能迅速把各种捕获信息存储到海量存储器中,暂时提供较高的波形捕获速率,而随后是较长的一段处理时间,这段处理时间内不重新活动,减少了捕获稀少和间歇事件的可能性。

        大多数数字荧光示波器( DPO)采用并行处理机制来提供更高的波形捕获速率。一些DPO可以在一秒钟之内获得数百万个波形,大大提高了捕获间歇的和难以捕捉事件的可能性,并能让用户更快地发现信号中存在的问题。而且,DPO的实时捕获和显示三维信号特性(如幅度、时间以及幅度的时间分布特性)的能力使其能够得到更高等级的信号特性。

记录长度

        记录长度表示为构成一个完整波形记录的点数,决定了每个通道中所能捕获的数据量。由于示波器仅能存储有限数目的波形采样,波形的持续时间和示波器的采样速率成反比。

        现代的示波器允许用户选择记录长度,以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号,只需要500 点的记录长度;但如果要解析一个复杂的数字数据流,则需要有一百万个点或更多点的记录长度。

触发能力

        示波器的触发功能在正确的信号位置点同步水平扫描,决定着信号特性是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单脉冲波形。关于触发性能的更多的信息请参考性能术语和应用的触发器部分。

有效比特

        有效比特是示波器准确再现正弦信号波形的能力的度量。这个度量将示波器的实际错误同理论上理想的数字化仪进行比较。由于实际的误差数包括噪声和失真,所以,必须指定信号的频率和幅度。

频率响应

        仅仅采用带宽是不足以保证示波器准确捕获高频信号的。示波器设计的目标是一个特定类型的频率响应:最大平坦包络时延(MFED)。此类型的频率响应用最小的过冲和阻尼振荡,提供极好的脉冲逼真度。由于数字示波器是由实际的放大器、衰减器、模数转换器(ADC)、连接器和继电器组成,MFED响应只是对目标值的一个逼近。不同模型和不同制造商的产品的脉冲逼真度有着很大的不同(图46 说明了这一概念)。

垂直灵敏度

        垂直灵敏度指示垂直放大器对弱信号的放大程度,通常用每刻度多少毫伏(mv)来表示。多用途示波器能检测出的最小伏特数的典型值约为1mv 每垂直显示屏刻度。

扫描速度

        扫描速度表征轨迹扫过示波器显示屏的速度有多快,使您能够发现更细微的细节。示波器的扫描速度用时间 (秒) / 格表示。

增益精度

        增益精度是表征垂直系统对信号的衰减或放大的准确程度,通常用多少百分比误差来表示。

水平准确度(时间基准)

        水平或者时基准确度是指在水平系统中,显示信号的定时的准确程度,通常用多少百分比误差表示。

垂直分辨率(模数转换器)

        模数转换器的垂直分辨率,也就是数字示波器的垂直分辨率,是指示波器将输入电压转换为数字值的精确程度。垂直分辨率用比特数来度量。计算方法能提高有效的分辨率,例如高分辨率捕获模式。请参考示波器系统和控制部分的水平系统和控制一节。

 

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为什么示波器的波形更新率非常重要?

引言

   带宽、 采样率和 存储深度是工程师选择数字示波器时最常使用的评估指标。波形更新率则是另一项重要的考虑因素。示波器采集波形和更新显示的速率确定了捕获到随机和偶发事件,例如 毛刺的概率。这篇应用指南通过调试应用 试图捕获随机和偶发产生的亚稳态 来说明波形更新率的重要性。通过使用各种采集模式,我们比较来自三个厂家,具有类似带宽和价格竞争的四种示波器的波形更新率。

  当您评估示波器时,其反应能力会影响您的决定。为正确感受示波器反应是否敏捷,只需探测相对快的重复信号和观看其反应。如果示波器的显示更新太慢,就会感到这台示波器非常迟钝,因而极不好用。今天一些有较深存储器的示波器就属于这种情况,因为处理深存储器记录而减慢了更新率。一般来说,如果示波器显示达到至少每秒二十次更新,所显示的波形将表现为“实况”,并感觉示波器反应敏捷。但波形更新率的重要性远不止是反应能力这一个方面。“实况”感觉并不能说明示波器捕获到偶发和随机事件的概率。

  今天的一些示波器厂商宣称更新率达到数十万波形/秒的量级。但人眼并不能辨析这一量级的差别。当您调试高速数字电路时,由于能增加捕获偶发事件的概率,因此示波器更新率达到这一量级至关重要。如果您要观察的是精确重复的信号(无异常),那么极快的更新率并不很重要。但当信号并非精确重复 即有异常产生时 随机和偶发产生的事件会使您大伤脑筋。更快的更新率能提高捕获到难解事件的概率,为您的调试提供帮助。

用实时采样捕获亚稳态

  图1 示出一个随机亚稳态(毛刺),它在数据信号中平均每50,000个周期仅产生1次。如果您事先知道该事件为随机发生,就可把大多数示波器设置在毛刺条件上触发 即根据最小脉冲宽度设置示波器 从而可靠捕获示波器各次采集上的毛刺。但如果您不知道毛刺的存在,就可能只是简单探查设计中的不同信号来验证正确的信号保真度,因此示波器设置在标准的上升或下降沿条件上触发。

  由于它们相对慢的更新率,大多数示波器为捕获偶发事件,需要采集远不止是几秒的数据。如果您打算用一般调试方法,在每一测试点上探测几秒钟,并想捕获到各结点上可能产生的偶发事件,示波器就必须有极快的更新率。

  图1 是用 Agilent's 6000 系列示波器捕获到的毛刺,该示波器甚至能在带sin(x)/x重建时,用实时采样达到100,000 次/ 秒的波形更新。在这一更新率下,示波器捕获到该特用实时采样捕获亚稳态定信号的统计概率约为每秒二次。采用专有MegaZoom III 技术的Agilent示波器实现了这一业内领先的更新率。

  一旦我们发现电路存在非预期的行为,就可开始进一步调试我们的系统。使用混合信号示波器( MSO)的逻辑通道,就能设置跨多个模拟和数字通道的组合逻辑码型触发条件。它揭示由于时钟抖动,我们的系统偶尔出现对建立 保持时间指标的超差,如图2 所示。



  图3 是尝试用 Tektronix TDS3000 系列示波器捕获同样的异常事件,该示波器采用默认的实时采集模式,具有10 k 点的最大存储器。由于在此特定条件下的示波器更新不到每秒 800 次,把探头放在测试点上 10 秒后,我们未捕获到任何异常。在这一更新率下,一般需要在该测试点上探测 1 分钟,才能捕获到每 50,000个周期平均仅产生一次的一个偶发毛刺。

  如果您猜想可能存在偶发毛刺,而让示波器处于快触发模式,该模式把示波器的存储器深度限制为500点,以提高其更新率。因此在调试数字系统时,您必须确定是采样率和存储器深度,还是更新率更为重要。但即使是在采集的专门快触发模式,此设置(10 ns/div)下也仅把更新率改进到约3,000波形/秒,为捕获到一个毛刺,需要保持探头与测试点约20 秒的接触。如果您打算用一般调试方法,在每一测试点上探测几秒钟,使用任何一种采集模式都可能丢失这一事件。

  图 4 是使用 Tektronix 高性能TDS5000 系列示波器的类似例子,它有100,000 波形/ 秒的标志性波形3用实时采样捕获亚稳态(续)更新率指标。但由于其默认的实时采集更新率被限制为只有60 波形/秒,因此捕获到该异常仍仅有很低的概率。虽然60 波形/ 秒对于示波器的“实况”感觉是足够快的,但为捕获到仅仅一个毛刺,需要把探头放在测试点上的平均时间将近 14 分钟。



        图5是尝试用 LeCroy WaveSurfer400 系列示波器默认的实时采集模式捕获同样的异常事件。由于在此时基设置下示波器的实时更新率仅165 波形/ 秒,把探头放在测试点上10 秒后,我们未捕获到任何异常。为使用LeCroy WaveSurfer示波器捕获该毛刺,需要在该测试点上探测将近5 分钟。

使用专门的采集模式

  在使用四种不同示波器实时采集模式的上述例子中,只有采用MegaZoom技术的 Agilent MSO6000系列示波器能可靠捕获偶发的亚稳态(图1)。但使用其它“专门”采集模式时情况又会如何呢?如前所述,Tektronix TDS5000 系列示波器宣称具有高于100,000 波形/ 秒的标志性波形更新率指标。该更新率对捕获偶发事件(50,000 周期中的1个)应是足够的。使用Tektronix 的FastAcq采集模式,TDS5000系列示波器确能以超过100,000/ 秒的采集捕获波形,如图6所示。但为使用这一工作模式,您必须作出多方面的权衡。该FastAcq 模式:

  ·把示波器的最大采样率限制为1.25 GSa/s
  ·限制存储器深度
  ·禁用波形运算
  ·禁用 sin(x)/x 重建
  ·禁用点连接
  ·禁用对捕获波形的平移和缩放能力

  FastAcq 基本上是一种专门的等效时间/重复采样模式,在功能和性能上有许多权衡。在您使用这种模式时要了解这些权衡。使用这一专门的采集模式,我们能够可靠捕获偶发的亚稳态,在显示上示出的结果是离散点 而不是完整的波形。


armtt6
定义完整波形

  并非所有建立的波形都相同。您如何定义一个完整的波形?根据定义,当您使用带重建sin(x)/x的实时采样时,每一次采集将产生一个包括最小为500 至1000 点的完整波形。但当您使用等效时间/ 重复采样,包括 TDS5000 系列示波器的Tektronix的FastAcq模式时,各重复采集周期将产生不完整的波形,越快的时基范围上有越宽的样本间距。以200 ps/div 为例,Tektronix 的FastAcq模式在每一个采集周期只产生2.5 点(平均),这是因为示波器被限制为只有1.25GSa/s的最大采样率。这样的点数对于定义一个完整波形是不足的。虽然这些示波器在使用FastAcq 时能保持超过100,000采集/秒的采集率,但在此设置下并不能每秒产生100,000 个完整波形。

  因此为比较使用等效时间采样技术的各种竞争示波器的波形/秒,必须规范为在较快时基范围的采集率,从而计算“完整”波形/秒的更新率。

  在这篇应用指南中为进行有实际意义的比较,我们把完整波形的标准定为最小500 点。在10 ns/div(这是捕获我们亚稳态所用的时基设置)时,Tektronix的FastAcq模式有140,000 采集/ 秒的测量采集率。但由于该采集模式把示波器的最大采样率限制为仅1.25 GSa/s,因此每次采集只产生125 点。如果我们使用500 点的规范化系数,可看到Tektronix 示波器约每秒产生35,000个完整的或规范化的波形(采集率/[500点/每次采集的采集点数]),这是相当不错的,但它约为此设置时Agilent MSO6000系列示波器波形更新率的1/3 而且对Agilent 示波器来说,您不需要选择专门的采集模式,以及由此带来的权衡。

比较波形数/ 秒

  除了选择采集模式外,许多其它设置条件的变化都会影响示波器的更新率,包括时基范围、测量、有效通道数、存储器,以及显示波形的复杂程度等。图 7 示出作为时基设置函数的波形数/ 秒,所有4种示波器都使用其最快的采集模式。在这一波形更新率测试中,为收集数据的设置条件作了优化,以展示各种示波器在最好条件下的更新率性能。这些设置条件包括单通道采集,触发参考点在中心屏幕处,以及测量和波形运算关。

  2 种Tektronix 示波器为得到最快更新率,TDS3000 系列示波器需选择专门的快触发模式,TDS5000系列示波器需选择FastAcq 模式。LeCroy WaveSurfer示波器使用等效时间采样。而Agilent 6000系列示波器实现最快更新率不需要选择专门的工作模式。Agilent 示波器使用带sin(x)/x 和点连接(矢量)的默认实时采样模式得到其整体上最快的更新率。虽然 Tektronix 的FastAcq 模式接近 Agilent 6000 系列示波器的性能,对于捕获偶发的亚稳态不失为一种好的选择,但您应知道在使用这一专门工作模式时,必须考虑在性能和功能上作出的权衡。

  作为比较,图 8 是所有4 种示波器在使用各自默认实时采集模式时的每秒波形更新率图。注意图中垂直刻度是对数坐标。在大多数情况下,当使用默认实时采样模式时,Agilent MSO6000 系列示波器达到的更新率要比竞争示波器快几个数量级。

  图7和图8更新率图中使用的测量和计算数据见本文附录A 和附录B,包括图中未示出的Agilent 等效时间模式。

总结

  虽然工程师在选择数字示波器时通常会了解波形更新率性能,但波形更新率对您发现和排除间歇性电路问题的能力有重大影响。采用MegaZoom III 技术的 Agilent 6000系列示波器提供这一档次示波器的最快波形更新率,而不要求使用者选择专门的工作模式,从而避免在性能和功能上作出权衡。由于Agilent混合信号示波器有16个逻辑定时通道,使找到间歇性故障的原因成为比较容易的任务。

术语

  等效时间采样:重复使用多个采集周期数字化输入信号。
  FastAcq:某些Tektronix 示波器使用的一种专门的等效时间采样模式,它可改进更新率,但会牺牲示波器的采集性能和功能。
  MegaZoom III :Agilent 专利第三代示波器技术,在使用深存储器时提供快更新率和高分辨率显示质量。
  亚稳态:数字电路的一种不稳定输出条件,通常由输入的建立和/ 或保持时间超差造成,并作为毛刺出现。
  混合信号示波器(MSO): 一种具有附加逻辑定时分析通道的示波器,能建立跨模拟和数字输入的时相关和组合触发。
  实时采样:使用高采样率由单次采集数字化输入信号。
  Sin(x)/x 重建:重建实时采样波形的DSP 滤波器特性,在遵从Nyquist 定律时提供更高分辨率,以更精确地描绘实际信号。

 

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新型数字示波器的应用
示波器一直是工程师设计、调试产品的好帮手。但随着计算机、半导体和通信技术的发展,电路系统的信号时钟速度越来越快,信号上升时间也越来越短,导致因底层模拟信号完整性问题引发的数字错误日益突出。针对这些新的测试挑战,示波器供应商不断推出了性能更好的数字示波器。但要想准确快速地对系统信号进行分析,测量时还有很多新的因素必须考虑。如仪器速度能否跟上被测信号的变化、带宽是否足够、测量方法会不会引入干扰,甚至还有所使用的探头是否合适等等。

 

  问题1:每台示波器都有一个频率范围,比如10M、60M、100M...我手头用的示波器标称为60MHz,是不是可以理解为它最大可以测到60MHz?可我用它测4.1943MHz的方波时都测不到,这是什么原因?

 

  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,若输入峰峰值为1V的60MHz正弦波到60MHz带宽示波器上,您在示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。如果测试方波,选择示波器的参考标准应是信号上升时间,示波器带宽=0.35/信号上升时间×3,此时您的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,若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,将会进一步降低探头性能,但对4MHz左右方波不应有太大影响,因为速度不是很快。

 

  另外还要看一下示波器使用手册,有的60MHz示波器在1:1设置下,其实际带宽将锐减到6MHz以下,对于4MHz左右的方波,其三次谐波是12MHz,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(该现象很容易排除),建议用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。

 

  问题2:有些瞬时信号稍纵即失,如何捕捉并使其重现?

 

  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),注意示波器的存储深度将决定您能采集信号的时间以及能用到的最大采样速率。

 

  问题3:在PLL中周期抖动可以衡量一个设计的好坏,但是要精确测量却非常困难,有什么方法和技巧吗?

 

  答:在使用示波器时,要注意其本身的抖动相关指标是否满足您的测试需求,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,测量结果也会不准确。另外关于 PLL设置时间的测量,可使用示波器+ USB- GPIB适配器+软件选件来完成,也可用较为便宜的调制域分析仪。

 

  问题4:为什么我的示波器有时候抓不到经过放大后的电流信呢?

 

  答:如果信号的确存在,但示波器有时能抓到有时抓不到,这就可能和示波器的设置有关系。通常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,那就可能是仪器出了问题。

 

  问题5:如何测量电源纹波?

 

  答:可以先用示波器将整个波形捕获,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均可),同时还要利用示波器的FFT功能从频域进行分析。

 

  问题6:新型数字示波器怎样用于单片机开发?

 

  答:I2C总线信号一般工作速率不超过400Kbps,最近也出现了几Mbps的芯片,有的示波器在设置触发条件时,无需顾及不同速率的影响,但对其它总线,如 CAN总线,则需要先在示波器上设置CAN总线当前的实际工作速率以便示波器能正确理解协议,并正确触发。若想对Inter-IC总线信号进行进一步的分析,如协议级分析,可使用逻辑分析仪,但相对来说价格比较高。

 

  问题7:关于模拟和数字示波器比较的问题:1、模拟和数字示波器在观察波形的细部时,哪个更有优势(例如在过零点和峰值时,观察1%以下寄生波形)?2、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:1)观察1%以下寄生波形,无论是模拟示波器还是数字示波器,观察精度都不是很好。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%,这并不比数字示波器(通常精度为1~2%)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。

 

  2)对于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、实际采样率设置等,它会有所变化。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也不如采样率低时候的精度(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,同理,测量频率它不如频率计数器。

 

  问题8:毛刺触发指标有什么意义(例如5ns)?假如有一个100MHz示波器,测量的方波信号大约是10M左右,而且是占空比1:1左右的方波,设想一下,一个10M的方波,它的正向或负向的脉宽都是50ns,那么在什么样的情况下能真正用到5ns这个性能呢?

 

  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时,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(也有一种方法是峰值检测方式,但峰值检测方法有可能受其最大采样率的限制,所以一般是只能看而不能测)。在问题所提的例子中,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变窄,那么用边沿触发就可同步该信号,无需使用毛刺触发。根据不同的应用,未必会使用到5ns这个指标,一般用户将脉宽触发设置为10ns~30ns。

 

  问题9:在选择示波器时,一般考虑最多的是带宽,那么在什么情况下要对采样速率有所考虑呢?

 

  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。若在选型时,对正弦波选择示波器带宽应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,也即实际上是信号的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,可通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)就说明采样率不够,否则无碍。另外也可用点显示来分析采样率是否够用。

 

  问题10:如何理解“考核波形采样率够不够时,将波形停下来,放大波形,若发现波形有变化(如某些幅值)就说明采样率就不够,否则无碍。也可用点显示来分析采样率是否够用。”?

 

  答:我有幸给用户做过实测,曾亲历这种现象。当时被测对象是一种看上去很随机且高速变化的信号,用户将触发电平设在-13V左右。波形采集下来后想放大测量细节时,却发现改变示波器时基(SEC/DIV)设置时,信号幅值突然变小,我当时将示波器改成点显示,发现好像是点数(存储深度)不够,但我比较点显示和矢量显示后,发现若矢量显示有一定可信性,那么就是当前的两个采样间隔(采样率的倒数)中信号有突变,但未能被采集到(采样间隔不够细,即采样率不够高)。我换了一台同样存储深度但采样率较高的示波器,发现问题消失了。

 

  存储深度也会影响示波器能用到的实际最大采样率。存储深度太浅可能是个问题,因为存储深度可能限制能实际用到的最大采样速率,但实质上是采样率不够,丢失了信号细节。存储深度不够深,可能会导致实际采样率不高,这一点跟厂家提供的指标关系不大。

 

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