现在衡量数字示波器的指标很多，不免让人分不清主次，实际上最主要的但却抽象的衡量标准是信号保真度，简单说信号保真度就是示波器显示的波形和被测波形的一致性。因为波形从被测点到显示在示波器的屏幕上要经过数字示波器的各个环节，而每一部分都有可能对信号产生影响，因而数字示波器要实现高的保真度是一件非常困难的事，本文就是对数字示波器的信号保真度作一次探析。

 

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NO.	现象	解决办法
1	示波表不能启动。	可能是电池的电量已完全耗尽，这时，即使由电池充电器供电，示波表仍不能启动。首先需要给电池充电，由电池充电器向示波表供电，但不要打开示波表。等待约15分钟后，再尝试打开示波表。如果仍然无法启动，请与OWON联系。
2	启动数秒后示波表即关闭。	可能是电池的电量已耗尽，查看屏幕右上方的电池符号 。 符号表示电池已耗尽，必须充电。
3	切换到万用表，测量种类显示 ERR。	可能是没有选择测量种类或同时按下两个测量种类按键，这时，按下 V、A 或 R 三个按键中任一键，屏幕上方中间应会显示对应的测量种类，如R。如果仍然显示 ERR ，请重新启动示波表。
4	在示波器状态下，测量电压幅度值比实际值大 10 倍或小 10 倍。	检查“CH1通道” 或“CH2通道”——“探头”衰减系数是否与实际使用的探头衰减比例相符。如都是х10或都是х1。
5	在示波器状态下，有波形显示，但不能稳定下来。	在“触发模式”下进行以下操作 1 、检查触发模式菜单中的“信源”是否与实际使用的信号通道相符。请选择正确的通道。 2 、 检查触发“类型”：一般的信号应使用边沿触发，视频信号应使用视频触发。只有应用适合的触发类型，波形才能稳定显示。 3 、 尝试改变触发“耦合”为高频抑制和低频抑制，以滤除干扰触发的高频或低频噪声 。
6	在示波器状态下，按下 RUN/STOP 键无任何显示。	检查触发模式菜单的触发方式是否在正常或单次，且触发电平超出波形范围。如果是，将触发电平居中，或者设置触发方式为自动。另外，按 AUTO SET 可自动完成以上设置。
7	在示波器状态下，在采集模式中设置为平均值采样或显示设置中持续时间设置较长后，显示速度变慢。	这是属于正常现象。
8	为什么DMM测电阻KΩ档与MΩ档切换时需要按3次F1，而MΩ档切换成Ω档时需要两次，正常情况应是1次即可切换。	R档位实际设置是400Ω、4KΩ、40KΩ、400KΩ、4MΩ、40MΩ，DMM显示屏上未体现出4KΩ、40KΩ、400KΩ、40MΩ档位，所以每次KΩ切换MΩ档时需按3次F1，MΩ档切换Ω档时需按2次F1，只要选择屏幕上有显示的档位即可测量。
9	为什么采集模式中采样次数没有32次采样次数。	仪表内部实际不采用 32 次采样，选择其它采样次数即可。采样次数越大，测量的波形越平滑。
10	偶尔关机时显示界面完全消影时间较长。	这与LCD屏的响应时间有关，不影响实际测量。
11	使用时间光标测量时选择关闭光标后，显示屏仍存在时间光标线。	再次确认光标类型是否选择关闭，若还有光标线，再进行“功能设置”当中的“厂家设置”可恢复正常。
12	示波器使用较长时间后机器内部产生有一定的热量，此时是否一定要进行“自校准”，如何判断操作温度达到或超过5摄氏度？	自校准是在外部环境温度变化达到或超过 5 ℃才进行自校准。 由于机器使用过程中 LCD 背光和元器件工作产生热量，不会影响机器的正常工作和性能。
13	与电脑无法进行数据传输。	1 、 数据线 RS232 口一端插入仪表顶部 COM 口，数据线另一端插入电脑 COM 口。 2 、 安装好光盘上操作软件。 3 、 设置选择通讯串口与电脑通讯串口一致，如 COM1; 比特率 115200 ，数据位 8 ，奇偶校验位无，停止位 1 ，数据流控制为无。 4 、电脑屏幕上出现波形后点击获取数据的图标，选择存储位置，点击开始，最后数据开始传输。 备注：具体操作说明可点击软件窗口菜单的“帮助”——“目录 F 1 ” 。
14	采用相对值测量时，测量输入电压是不是可以超过400V， 因实际值是相对值加上读数？	无论采用相对/绝对测量，其输入的电压范围必须按照产品说明书要求使用，不能超过400V限制。详见产品说明书安全要求。

 

如果您使用这款示波表,希望对您的使用有所帮助.

近几年，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，程控交换机、通信、电子设备、控制设备等都已广泛地使用了开关电源，大大促进了开关电源技术的迅速发展。在开关电源向高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化方向发展的同时，也对产品设计验证和功能测试提出了更为严格的要求。本文中将以RIGOL(北京普源精仪科技有限责任公司)的产品为例介绍一些开关电源的常用测试方案。

　　本测试方案中用到的仪器分别是RIGOL DS1302CA数字示波器、DM3064数字万用表及DG系列函数/任意波形信号发生器。图1显示的是RIGOL DS1302CA数字示波器(左)与DM3064数字万用表(右)。



数字示波器应用方案

1. 瞬态响应信号测量

　　负载瞬变时间是一项动态时间，它是负载电流瞬变后开关电源的输出电压稳定到预先规定稳定带内的时间。测量信号的过程中，示波器必须有足够的采样率和波形捕获率才能有效的捕获到需要的波形。我们通常所测的响应为μs或ms量级，而RIGOL的DS1302CA可以测量最小1.2ns的上升时间，完全可以捕获该瞬变信号。图2反映了电流由0.1mA到65mA的过程中电压瞬态变化情况。



2. 及时发现有害波形信号

　　电源的开启延迟是从施加交流输入至输出达到其调整范围之内的时间。如果开关电源在开启时，有有害波形产生，即有可能损坏开关晶体管的电流尖峰。对于该有害波形，可以通过抑制电路等方法来消除。而通过用示波器的测量，我们就可以及时发现有害波形，并在电源开启的瞬间，有效地抑制有害信号的产生，间接提高后需电源的工作效率。图3是DS1302CA捕获的波形。



3. 在系统中重现信号

　　如果捕捉到偶发、瞬时信号后不仅仅满足于对该信号的简单分析与计算，还希望能够在系统中重现该信号，那么RIGOL数字示波器与函数/任意波形信号发生器的无缝互连则可以提供完美的解决方案。DG3121A信号发生器可以通过专用接口直接访问DS1302CA的波形内存，从而在信号发生器上再现之前捕获的毛刺或偶发信号波形。通过这样的方法，可以再现信号，让测试测量更加方便。



4. 同时测量输入输出信号

　　在开关电源测试中经常同时测量电路的输入和输出端，但输入和输出电压的差距较大给操作带来了一定难度。DS1302A的交替触发能够同时测量分析输入和输出两个信号，解决了操作上的难题。以往在中端示波器中，双通道同时显示时都是时基共用，而现在的产品就可用交替触发来实现两个通道各自有自己的时基，并且在各通道上可以选取不同的触发方式。如图5示，两个不同的信号，一个是Vpp=188V的信号，另一个是Vpp=102mV的信号，它们的频率分别为50Hz和20kHz。

5. 捕获纹波和分析噪声

　　纹波和噪声是在所有其他参数恒定的条件下，在规定带宽内直流输出电压对其平均值的周期性和随机性偏离，它代表调整和滤波电路后面直流输出电压中所残存不需要的交流和噪声成分。纹波和噪声可以用有效值或峰-峰(peak to peak)值度量，峰峰值可以提供有关高幅度、短持续时间尖峰的信息，而有效值则有利于确定预期的信噪比。具体的讲，纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰值表示，一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成，用峰-峰值表示，一般在输出电压的2%以下。下面是DS1302CA观察的纹波信号波形：




数字万用表应用方案

1. 开关电源漂移测量

　　漂移主要指电源输出电流或电压的周期和随机偏离。开关电源的漂移测量需要很长时间，并对测量精度要求较高。实际测量中我们一般会把所有测量出来的数据做一个统计，然后在这个统计值的基础上计算出它的PPM值，总时间在24小时左右。这个测试过程不但枯燥而且很容易出错，为了能让工程师的测量变得更加方便，并且让测量误差降到最小，RIGOL提供了DM3064万用表加PC控制的解决方案。



　　通常实验时，我们不但要满足测试精度和测试速度的高要求，还要保障一定量的测试时间。这样一来，如果长期值守，就难免会出现测量失误。为解决这个问题，我们可以通过计算机软件控制测量，让万用表采集每隔一段时间的电压、电流，而对于时间段的大小，工程师也可以任意设定，真正实现通过万用表轻松采集数据。DM3064可以实现一路最多采集200万个数据，如果要存储更多的数据也可以选择直接存储到U盘或者存储到电脑中。

　　使用DM3064的方便之处在于数据采集后其自带软件可以直接完成数据保存，把数据保存为txt或mdb数据库文件，以便于借助数学分析工具在电脑上直接对这些数据进行分析。

2. 多路巡检测量

　　如果我们已经不满足于单路测量，希望实现多路同时测量，则可以选择DM3064的数据巡检功能多路巡检测量，最多能够实现一次同时测量16路信号。同时测量每个输出模块的电流电压后，可通过计算机软件统计出需要的数据，然后再对统计到的每路数据进行分析。

　　如果我们想看数据在巡检时候的波形，也可以打开波形显示，观察数据巡检时候的数据变化曲线。在波形图中，我们可以通过Ultralogger软件在PC上很直观地看到电压电流变化曲线，

　　RIGOL万用表针对数据的巡检和采集功能可以快速实现电流电压的巡检和数据采集。并且Ultralogger软件能通过GPIB和USB总线实现现场控制，也可以通过LAN实现远程控制，并且能把每个工作站的数据报告定期返回给远程的服务器。



3. 温度测量

　　温度测量是电源产品测试过程中最重要的环节之一，现在的电源产品都要满足FEC、VDE、UL、CSA、FCC等温度测量标准，所以温度对于电源也是重要的测量参数之一。

　　随着电源技术的进步，产品对温度的要求越来越高。在测量过程中，可以用DM3064万用表加上温度传感器把采集到的物理信号转化为电信号，然后转化为相应的温度值。

　　同理，如果需要别的方面的应用，也可以使用相应的传感器进行测量，选择采集功能实现快速传感的测量功能。



其它应用测量

　　在开关电源行业中，需要模拟开关管开关的频率和同步频率来进行测量，在这类产品测试中，我们可以增加信号源来模拟开关电源在不同状态下的工作频率。也可以使用信号发生器发出的信号来模拟原控制信号。在此，我们除了可以选择上面提到的DG3121A，还可以选择DG2000系列和DG1000系列的信号源。另外，我们可以把上面的仪器都集成到测试系统中去，把信号源、万用表、示波器、功率计等绑定在一起，通过软件的控制可以来实现不同性能及其输入输出特性的测试，帮你实现生产线的自动化测试(如图10所示)。



　　近年来，中国电源行业发展迅猛，作为国内最大的基础测量产品及解决方案供应商，RIGOL始终坚持走自主知识产权路线，不断为用户提供卓越的产品和有价值服务。RIGOL相信，只有不断提高产品的技术含量和易用性，才能不断提高测试测量效率，从而提高生产和研发效率。

      手持数字示波表是近年出现的一种新型的检测仪表,主要功能覆盖数字存储示波器和数字万用表，可满足机动现场维护、后勤保障、工业生产以及教育系统等领域移动测试的需求。与台式的数字示波器相比，手持数字示波表具有轻巧、便携的特性，可以满足现场苛刻环境下的精确测量。

公司/品牌	型号	带宽(Hz)	采样率(Sa/s)	通道	显示
厦门利利普科技有限公司（OWON）	HDS1022M	20M	100M	2	彩色
	HDS2062M	60M	250M	2	彩色
漳州东方电子有限公司	EM120	20M	100M	2	黑白
	EM116	20M	100M	2	彩色
镇江思宇电子有限公司	掌上型示波表	20M	80M	2	黑白
成都五行科技有限公司	WX4451系列	20M	100M	2	黑白

摘要：介绍了数字荧光示波器的性能特点、工作原理及其应用，展望了示波器技术的发展趋势。

关键词：仪器仪表 示波器 DPO

 

1   DPO的特点

　　数字荧光示波器DPO(Digital Phosphor Oscillosco-pes)是Tektronix公司新推出的一种示波器平台，它具有数字存储示波器DSO(Digital Storage Oscilloscopes)的各种传统优点，从数据存储到先进的触发功能，样样俱全。同时，它也具有模拟实时示波器．ART(AnalogReal Time)的明暗显示和实时特性，能以数字形式产生显示效果优于模拟示波器CRT(Cathode Ray Tube)的亮度渐次变化的化学荧光效果。

　　DPO在示波器技术上有了新的突破，能够实时显示、存储和分析复杂信号，利用三维信息(振幅、时间、及多层次辉度，用不同的辉度显示幅度分量出现的频率)充分展现信号的特征，尤其采用的数字荧光技术，通过多层次辉度或彩色能够显示长时间内信号的变化情况。

　　DSO的自动测量和波形存储功能曾令许多工程师惊叹不已，但人们不久就发现DSO在测量具有低频调制的高频信号时，由于其无法克服的混叠失真问题，其谬之千里的显示结果又让人想到ART示波器的好处。

　　DPO不仅具有ART示波器的实时明暗度无混叠显示能力，而且有DSO的自动测量及波形存储功能，在避免二者不足方面，还有很大的改进。主要表现在：

(1)快速波形捕获速率和超强显示能力

　　数字荧光显示技术的应用使DPO能以不同的灰度或色彩同时显示信号的多幅图像。DPO每秒钟可记录200000幅波形，其信号数据比一般的DSO多1000倍，每次可捕获500000幅波形，这种快速波形捕获速率结合高超的显示能力，使DPO具有分析信号任何细节的性能。

(2)连续高速采样能力

　　通常DSO因处理显示数据在显示两幅波形之间有8ms的停滞时间，即使采用了instavu采样技术的DSO这一时间也只能降低到1．7Us，ART示波器在回扫时间内也不能捕捉波形信息，而DPO能始终以最高采样率对几十万幅波形连续采样，克服了其它示波器存在的停滞时间问题。DPO的采样率一般每秒有几个109次，如此高的采样率允许示波器有更大的带宽。

2   DPO的工作原理

　　数字荧光示波器的原理框图如图l所示，核心部件是由专用集成电路(ASIC)构成的DPX波形成像处理器。

　　与DSO一样，输入信号首先经放大和A／D变换后得到信号的采样值，采样值经过DPX波形成像处理器的处理后形成一幅具有500x200像素、包含波形三维信息的完整波形图，在不间断捕获过程的情况下，DPX成像处理器每秒向波形显示存储器发送30幅波形图，在微处理器的控制下，根据显示存储器的内容，在显示屏上得到采集到的波形图。实现“信号数字化-图形化-显示”这样一种波形显示方式。与此同时，微处理器以并行方式执行自动测量及运算功能。

    由于DPO的数据采集和显示体系分别独立运行，使得示波器能够在处理显示所需数据的同时，保持最高波形捕获速率，这意味着示波器能不间断地捕捉波形的所有细节。

    DPX由数据采集器和称为数字荧光器的动态三维数据库组成。它将光栅化功能(波形图像化)与快速波形捕获速率有机地结合在一起，以500x200整数阵列累积信号信息，阵列中的每一个整数都代表DPO显示中的一个像素，其数值的不同导致显示像点的亮度或色彩不同。随着信号不断地采样，这一阵列也不断得以更新，但与DSO不同，一个显示周期(一幅波形图)完成后，新显示周期的采样值并不冲掉上次显示周期的数据，如果两次采样值具有相同的显示点，则只改变对应阵列点的值，这样多幅波形图就可累积显示。当多幅波形图导致的显示点不同时，阵列中各点的数据就不同，因此波形显示中会出现不同的亮度等级或色彩，重复出现的信号点其显示亮度最高，偶尔出现的其它波形信息会以较低亮度得到显示。

    DPO工作时以最大速率连续采样，利用采样之间的最小时间间隔触发和生成一幅幅的波形图，像ART’示波器一样(由于DPO应用深度三维数据库保存灰度信息，过去的波形信息并不丢失)，可以观察到长时间内信号的变化情况。

 

3  DPO的应用

    DPO功能强大，可以完成复杂信号的捕获、显示、分析，加上灵活的触发方式和自动数字测量功能使其成为测量领域的佼佼者。常用的TDS3000系列采样率为1.25～5GS／s，带宽为100～500MHz，TDS500／700系列的采样率为2～4GS／s，带宽为0.5～2GHz。DPO有这样优越的性能，当然不会有低廉的价格。为充分发挥DPO的性能，它主要用于复杂信号的检测。

　　(1)视频应用环境的信号检测

    这类测量领域面对的是由快速脉冲组成的长“帧信号”。DSO为了捕获整个信号的包络，只能使用较慢的采样率，但较慢的采样率会因缺少波形数据而产生混叠失真；ART示波器可显示波形轮廓，但不具备测量和分析功能，DPO尤其适合对这类信号的检测。类似的信号如磁盘、光盘等的读出信号。

    (2)无线通讯设备中复杂数字调制信号的检测

    这类信号的复杂程度表现为非周期性信号，ART。示波器上只能得到无法辨认的模模糊糊的一条光带，DSO因存储深度有限难以提供有价值的信息，此时可发挥DPO的多幅波形捕获能力。

　　(3)稀有事件重复频率的检测

    这是DPO的数字荧光技术带来的突出性能，通过观察多幅波形中稀有事件的显示亮度就可知其在某段时间内出现的频度，必要时甚至可直接调出三维数据库中的波形数据进行详细统计。

4  示波器技术的发展

    电子测量的主要问题是解决“信号存在”和“信号定量分析”。对复杂信号的存在检测和定量分析是示波器的首要任务，DPO正是在解决这一测量问题中发展起来的一种新型示波器技术，在某种程度上，展现了示波器技术的发展趋势。

　　(1)完全数字化设计

    数字荧光示波器优于模拟、胜于数字的突出功能很大程度上是因其采用了数字荧光技术。“信号存在”是电子测量的基础，只有证实了信号的存在才能对其进行定量分析，ART示波器的余辉显示在证实信号存在方面虽具有突出的优势，但DPO不是简单地仿真ART示波器的灰度显示功能，是以数字技术为基础构建的具有模拟效果的一种新型示波器显示方式(信号数字化-图形化-显示)。全数字化设计突破传统模拟仿真的旧模式，创建了以数据处理技术为基础的仪器设计新概念。

　　(2)虚拟与现实的有机结合

    数字荧光示波器的核心部件DPX数字成像处理器，其关键技术是硬件三维动态数据库的读写。由于DPO的显示方式同计算机的显示方式完全相同，是基于计算机结构的仪器，如果计算机的速度足够快，完全可以由虚拟仪器来实现。DPO正是基于虚拟仪器原理，通过专用芯片完成大量的数据处理功能，进而构成的仪器系统。这类仪器因其运算速度快具有实时性的特点，它的便携性克服了虚拟仪器不利现场使用的缺点，体现了现代仪器的发展方向。