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公司動(dòng)態(tài)
力科示波器基本知識(shí)大普及
點(diǎn)擊次數(shù)：672 發(fā)布時(shí)間：2011-12-28
數(shù)字示波器基本原理
示波器主要有五大功能：即對(duì)信號(hào)進(jìn)行捕獲,觀察,測(cè)量，分析和存檔。被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭和前端放大器以及歸一化后轉(zhuǎn)換成ADC可以接受的電壓范圍，采樣保持電路按固定的采樣率將信號(hào)分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的采樣電平，ADC將這些電平轉(zhuǎn)化為數(shù)字的采樣點(diǎn)，這些數(shù)字的采樣點(diǎn)保存在采集存儲(chǔ)器里送顯示和測(cè)量分析。
示波器主要有五大功能：即對(duì)信號(hào)進(jìn)行捕獲,觀察,測(cè)量，分析和存檔。被測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)探頭和前端放大器以及歸一化后轉(zhuǎn)換成ADC可以接受的電壓范圍，采樣保持電路按固定的采樣率將信號(hào)分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的采樣電平，ADC將這些電平轉(zhuǎn)化為數(shù)字的采樣點(diǎn)，這些數(shù)字的采樣點(diǎn)保存在采集存儲(chǔ)器里送顯示和測(cè)量分析。
帶寬
如無(wú)特別說(shuō)明，通常談到的帶寬是指模擬帶寬，除此之外還有數(shù)字帶寬、系統(tǒng)帶寬、觸發(fā)帶寬等。模擬帶寬就是示波器前端放大器幅頻特性曲線的截止頻率點(diǎn)。示波器帶寬的限制對(duì)信號(hào)的捕獲影響如下：1,延長(zhǎng)被測(cè)信號(hào)上升時(shí)間；2,減少了被測(cè)信號(hào)的頻率分量；3,使被測(cè)信號(hào)相位失真。 目前實(shí)時(shí)示波器的zui高帶寬達(dá)到了45GHz，是由力科公司提供的。
如無(wú)特別說(shuō)明，通常談到的帶寬是指模擬帶寬，除此之外還有數(shù)字帶寬、系統(tǒng)帶寬、觸發(fā)帶寬等。模擬帶寬就是示波器前端放大器幅頻特性曲線的截止頻率點(diǎn)。示波器帶寬的限制對(duì)信號(hào)的捕獲影響如下：1,延長(zhǎng)被測(cè)信號(hào)上升時(shí)間；2,減少了被測(cè)信號(hào)的頻率分量；3,使被測(cè)信號(hào)相位失真。 目前實(shí)時(shí)示波器的zui高帶寬達(dá)到了45GHz，是由力科公司提供的。
如何選擇帶寬
選擇帶寬主要考慮被測(cè)信號(hào)的類(lèi)型和我們期望的測(cè)量準(zhǔn)確度，關(guān)鍵是上升時(shí)間和幅度測(cè)量的準(zhǔn)確度。 對(duì)時(shí)鐘和快沿信號(hào)而言，可以從上升時(shí)間角度來(lái)選擇，建議示波器的上升時(shí)間小于被測(cè)信號(hào)上升時(shí)間的1/3；對(duì)于串行信號(hào)來(lái)說(shuō)，當(dāng)示波器帶寬是波特率的1.8倍時(shí)可以覆蓋信號(hào)能量的99%，當(dāng)然，這是基于一個(gè)前提，被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間要大于20%的UI。 示波器的上升時(shí)間=0.35/帶寬，0.35是基于高斯響應(yīng)曲線推導(dǎo)出來(lái)的理想值。實(shí)際值可能在0.35-0.45之間，具體大小可以查看產(chǎn)品的Datasheet確認(rèn)。
選擇帶寬主要考慮被測(cè)信號(hào)的類(lèi)型和我們期望的測(cè)量準(zhǔn)確度，關(guān)鍵是上升時(shí)間和幅度測(cè)量的準(zhǔn)確度。 對(duì)時(shí)鐘和快沿信號(hào)而言，可以從上升時(shí)間角度來(lái)選擇，建議示波器的上升時(shí)間小于被測(cè)信號(hào)上升時(shí)間的1/3；對(duì)于串行信號(hào)來(lái)說(shuō)，當(dāng)示波器帶寬是波特率的1.8倍時(shí)可以覆蓋信號(hào)能量的99%，當(dāng)然，這是基于一個(gè)前提，被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間要大于20%的UI。 示波器的上升時(shí)間=0.35/帶寬，0.35是基于高斯響應(yīng)曲線推導(dǎo)出來(lái)的理想值。實(shí)際值可能在0.35-0.45之間，具體大小可以查看產(chǎn)品的Datasheet確認(rèn)。
采樣率/存儲(chǔ)深度/可分析的存儲(chǔ)深度
深度采樣率表示示波器每秒鐘等時(shí)間間隔采樣多少個(gè)點(diǎn)。存儲(chǔ)深度表示示波器當(dāng)前保存的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。把經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的八位二進(jìn)制波形信息存儲(chǔ)到示波器的高速CMOS存儲(chǔ)器中就是示波器的存儲(chǔ)，這個(gè)存儲(chǔ)器的容量就是存儲(chǔ)深度。存儲(chǔ)深度=采樣率X采樣時(shí)間，這個(gè)關(guān)系式非常重要。可分析的存儲(chǔ)深度表示示波器有能力分析采樣下來(lái)的波形的zui多的點(diǎn)數(shù)。 目前世界上zui高采樣率（120GS/s）和zui高可分析存儲(chǔ)深度（768Mpts）是由力科公司提供的。
深度采樣率表示示波器每秒鐘等時(shí)間間隔采樣多少個(gè)點(diǎn)。存儲(chǔ)深度表示示波器當(dāng)前保存的采樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。把經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的八位二進(jìn)制波形信息存儲(chǔ)到示波器的高速CMOS存儲(chǔ)器中就是示波器的存儲(chǔ)，這個(gè)存儲(chǔ)器的容量就是存儲(chǔ)深度。存儲(chǔ)深度=采樣率X采樣時(shí)間，這個(gè)關(guān)系式非常重要。可分析的存儲(chǔ)深度表示示波器有能力分析采樣下來(lái)的波形的zui多的點(diǎn)數(shù)。 目前世界上zui高采樣率（120GS/s）和zui高可分析存儲(chǔ)深度（768Mpts）是由力科公司提供的。
插值
示波器通常有兩種插值方法，一種是線性插值，即將采樣的點(diǎn)和點(diǎn)直接相連，另外一種是sin（x）/x插值，假設(shè)信號(hào)是按正弦規(guī)律變化,在兩個(gè)點(diǎn)之間補(bǔ)充若干個(gè)點(diǎn)再連成線。對(duì)于正弦信號(hào)，采用sin（x）/x插值可以彌補(bǔ)采樣率的不足。對(duì)于方波信號(hào)，采樣率不足情況下采用sin（x）/x插值會(huì)帶來(lái)波形的過(guò)沖和下沖等假象。
示波器通常有兩種插值方法，一種是線性插值，即將采樣的點(diǎn)和點(diǎn)直接相連，另外一種是sin（x）/x插值，假設(shè)信號(hào)是按正弦規(guī)律變化,在兩個(gè)點(diǎn)之間補(bǔ)充若干個(gè)點(diǎn)再連成線。對(duì)于正弦信號(hào)，采用sin（x）/x插值可以彌補(bǔ)采樣率的不足。對(duì)于方波信號(hào)，采樣率不足情況下采用sin（x）/x插值會(huì)帶來(lái)波形的過(guò)沖和下沖等假象。
觸發(fā)
觸發(fā)的首要目的是隔離感興趣的事件，引申的目的是穩(wěn)定同步顯示波形。觸發(fā)是數(shù)字示波器區(qū)別于模擬示波器zui大的特點(diǎn)之一。觸發(fā)設(shè)置時(shí)要“眼觀五路”: 觸發(fā)源，觸發(fā)點(diǎn)，觸發(fā)電平，觸發(fā)方式，觸發(fā)模式。 力科示波器具有*的四級(jí)硬件觸發(fā)，組合觸發(fā)方式達(dá)到2500種以上。
觸發(fā)的首要目的是隔離感興趣的事件，引申的目的是穩(wěn)定同步顯示波形。觸發(fā)是數(shù)字示波器區(qū)別于模擬示波器zui大的特點(diǎn)之一。觸發(fā)設(shè)置時(shí)要“眼觀五路”: 觸發(fā)源，觸發(fā)點(diǎn)，觸發(fā)電平，觸發(fā)方式，觸發(fā)模式。 力科示波器具有*的四級(jí)硬件觸發(fā)，組合觸發(fā)方式達(dá)到2500種以上。
觸發(fā)模式
示波器有Auto，Normal，Single等觸發(fā)模式。 Auto表示示波器按固定的時(shí)間間隔強(qiáng)制觸發(fā)，不管觸發(fā)條件是否滿足。 Normal表示示波器滿足觸發(fā)條件才觸發(fā)，不滿足觸發(fā)條件則不觸發(fā)。 Single表示滿足條件就觸發(fā)一次,進(jìn)入Stop狀態(tài)。 測(cè)試時(shí)通常用上升沿觸發(fā)和Auto模式，使波形在觸發(fā)點(diǎn)相對(duì)于上升沿是穩(wěn)定的,再使用其它特別的觸發(fā)方式和Normal模式來(lái)定位異常信號(hào)。
示波器有Auto，Normal，Single等觸發(fā)模式。 Auto表示示波器按固定的時(shí)間間隔強(qiáng)制觸發(fā)，不管觸發(fā)條件是否滿足。 Normal表示示波器滿足觸發(fā)條件才觸發(fā)，不滿足觸發(fā)條件則不觸發(fā)。 Single表示滿足條件就觸發(fā)一次,進(jìn)入Stop狀態(tài)。 測(cè)試時(shí)通常用上升沿觸發(fā)和Auto模式，使波形在觸發(fā)點(diǎn)相對(duì)于上升沿是穩(wěn)定的,再使用其它特別的觸發(fā)方式和Normal模式來(lái)定位異常信號(hào)。
AIM
AIM是All In one time Measurement的縮寫(xiě),表示同時(shí)測(cè)量屏幕上捕獲到的所有波形的參數(shù)。這是力科示波器區(qū)別于其它示波器的重要特征。 其它示波器僅僅測(cè)量屏幕上捕獲到的波形中的一個(gè)脈沖的參數(shù)。譬如屏幕上捕獲到的是1千萬(wàn)個(gè)脈沖，力科示波器可以同時(shí)測(cè)量出這1千萬(wàn)個(gè)脈沖的上升時(shí)間,下降時(shí)間，周期,頻率等參數(shù),而其它示波器只能測(cè)量出這1千萬(wàn)個(gè)脈沖中的一個(gè)脈沖的參數(shù)。
AIM是All In one time Measurement的縮寫(xiě),表示同時(shí)測(cè)量屏幕上捕獲到的所有波形的參數(shù)。這是力科示波器區(qū)別于其它示波器的重要特征。 其它示波器僅僅測(cè)量屏幕上捕獲到的波形中的一個(gè)脈沖的參數(shù)。譬如屏幕上捕獲到的是1千萬(wàn)個(gè)脈沖，力科示波器可以同時(shí)測(cè)量出這1千萬(wàn)個(gè)脈沖的上升時(shí)間,下降時(shí)間，周期,頻率等參數(shù),而其它示波器只能測(cè)量出這1千萬(wàn)個(gè)脈沖中的一個(gè)脈沖的參數(shù)。
WaveScan
WaveScan被稱(chēng)為示波器的中g(shù)oogle，能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)采集到的波形進(jìn)行測(cè)量分析，搜索出感興趣的信號(hào)，可對(duì)搜索到的信號(hào)進(jìn)行列表顯示、高亮標(biāo)識(shí)和放大觀察，可以靜態(tài)的“查找”，也可以動(dòng)態(tài)的“掃描”。 動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，當(dāng)查找到感興趣的信號(hào)時(shí)，示波器可以產(chǎn)生“停止捕獲，發(fā)出告警聲，自動(dòng)保存波形，打印屏幕，產(chǎn)生報(bào)告”等各種動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值守”的排查異常信號(hào)的作用。
WaveScan被稱(chēng)為示波器的中g(shù)oogle，能夠?qū)崟r(shí)地對(duì)采集到的波形進(jìn)行測(cè)量分析，搜索出感興趣的信號(hào)，可對(duì)搜索到的信號(hào)進(jìn)行列表顯示、高亮標(biāo)識(shí)和放大觀察，可以靜態(tài)的“查找”，也可以動(dòng)態(tài)的“掃描”。 動(dòng)態(tài)掃描時(shí)，當(dāng)查找到感興趣的信號(hào)時(shí)，示波器可以產(chǎn)生“停止捕獲，發(fā)出告警聲，自動(dòng)保存波形，打印屏幕，產(chǎn)生報(bào)告”等各種動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值守”的排查異常信號(hào)的作用。
TriggerScan
TriggerScan是一種新的智能硬件掃描功能，是力科第四代示波器的*創(chuàng)新。該功能通過(guò)“觸發(fā)訓(xùn)練器”對(duì)采集到的正常波形進(jìn)行學(xué)習(xí),產(chǎn)生一系列的觸發(fā)組合，示波器件自動(dòng)地按這些觸發(fā)方式輪流觸發(fā)信號(hào)，從而快速定位到異常罕見(jiàn)的信號(hào)。
TriggerScan是一種新的智能硬件掃描功能，是力科第四代示波器的*創(chuàng)新。該功能通過(guò)“觸發(fā)訓(xùn)練器”對(duì)采集到的正常波形進(jìn)行學(xué)習(xí),產(chǎn)生一系列的觸發(fā)組合，示波器件自動(dòng)地按這些觸發(fā)方式輪流觸發(fā)信號(hào)，從而快速定位到異常罕見(jiàn)的信號(hào)。
順序模式
順序模式就是將示波器的采集存儲(chǔ)器分成若干等份，每一等份中只放入當(dāng)前觸發(fā)到的波形，觸發(fā)一次，保存一次。 在順序模式下，示波器的波形捕獲率可達(dá)到150萬(wàn)次/秒。力科的順序模式功能有*的“時(shí)間標(biāo)簽”功能，可查看每次捕獲到的波形的時(shí)刻以及時(shí)相鄰兩次出現(xiàn)的時(shí)間間隔。
順序模式就是將示波器的采集存儲(chǔ)器分成若干等份，每一等份中只放入當(dāng)前觸發(fā)到的波形，觸發(fā)一次，保存一次。 在順序模式下，示波器的波形捕獲率可達(dá)到150萬(wàn)次/秒。力科的順序模式功能有*的“時(shí)間標(biāo)簽”功能，可查看每次捕獲到的波形的時(shí)刻以及時(shí)相鄰兩次出現(xiàn)的時(shí)間間隔。
直方圖和參數(shù)追蹤圖
參數(shù)直方圖描繪了參數(shù)在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率。其橫軸表示參數(shù)的大小,縱軸表示參數(shù)出現(xiàn)的概率。參數(shù)直方圖可顯示和分析信號(hào)關(guān)鍵特征的穩(wěn)定性和抖動(dòng)。 參數(shù)追蹤圖反應(yīng)了參數(shù)值隨時(shí)間的變化軌跡。通過(guò)對(duì)某一測(cè)量參數(shù)（如TIE、周期、幅度等測(cè)量參數(shù)）的變化情況的實(shí)時(shí)追蹤來(lái)分析該參數(shù)的變化趨勢(shì)，繼而分析引起參數(shù)變化的原因，為電路調(diào)試提供指導(dǎo)。
參數(shù)直方圖描繪了參數(shù)在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)的概率。其橫軸表示參數(shù)的大小,縱軸表示參數(shù)出現(xiàn)的概率。參數(shù)直方圖可顯示和分析信號(hào)關(guān)鍵特征的穩(wěn)定性和抖動(dòng)。 參數(shù)追蹤圖反應(yīng)了參數(shù)值隨時(shí)間的變化軌跡。通過(guò)對(duì)某一測(cè)量參數(shù)（如TIE、周期、幅度等測(cè)量參數(shù)）的變化情況的實(shí)時(shí)追蹤來(lái)分析該參數(shù)的變化趨勢(shì)，繼而分析引起參數(shù)變化的原因，為電路調(diào)試提供指導(dǎo)。