數(shù)字示波器百問(wèn)（六）

51． PCB板上的高速信號(hào)特征：156.25MHZ差分時(shí)鐘信號(hào)，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps，jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps，請(qǐng)問(wèn)需要多高帶寬的示波器才能精確測(cè)量？測(cè)量誤差可達(dá)多少？

答：對(duì)于156.25MHz 差分時(shí)鐘信號(hào)，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps ，若您想精確測(cè)試該上升時(shí)間，如3%的測(cè)試精度，0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)，若10%精度可接受，0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)。注意若您使用差分探頭，您要確保，從被測(cè)點(diǎn)算起，整個(gè)示波器的帶寬是5.6GHz, 幸運(yùn)的是目前安捷倫推出了7GHz帶寬的差分探頭。同時(shí)，54855A本身的上升時(shí)間指標(biāo)實(shí)測(cè)是65ps , 說(shuō)明書(shū)上給出72ps的指標(biāo)。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精確測(cè)量抖動(dòng)指標(biāo)，要求示波器本身的抖動(dòng)指標(biāo)要更高，54855A本身的觸發(fā)抖動(dòng)指標(biāo)是1ps RMS ,比業(yè)界同類(lèi)產(chǎn)品好7倍，另一相關(guān)指標(biāo)是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ]，好過(guò)同類(lèi)產(chǎn)品2倍以上，這和它真正使用20GSa/s的A/D有關(guān)，它消除了使用多個(gè)(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼湊成一個(gè)20GSa/s所帶來(lái)的誤差。

答：毛刺/脈寬觸發(fā)一般有兩種典型應(yīng)用場(chǎng)合，一是同步電路行為，如利用它來(lái)同步串行信號(hào)，或?qū)τ诟蓴_非常嚴(yán)重的應(yīng)用，無(wú)法用邊沿觸發(fā)正確同步信號(hào)，脈寬觸發(fā)就是一個(gè)選擇；另一是用來(lái)發(fā)現(xiàn)信號(hào)中的異?，F(xiàn)象，如因干擾或競(jìng)爭(zhēng)引起的窄毛刺，由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn)，必須用毛刺觸發(fā)來(lái)捕獲(另一種方法是峰值檢測(cè)方式，但峰值檢測(cè)的方法有可能受其最大采樣率的限制，同時(shí)，一般是能看，不能測(cè))。若被測(cè)對(duì)象的脈沖寬度是50ns，而且該信號(hào)沒(méi)有任何問(wèn)題，也就是說(shuō)，沒(méi)有因干擾，競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題引起的信號(hào)畸變或更窄的，用邊沿觸發(fā)就可同步該信號(hào)，無(wú)需使用毛刺觸發(fā)。有不少用戶(hù)將脈寬觸發(fā)設(shè)置為10ns ~ 30ns，幸運(yùn)的是，5462x和5464x是業(yè)界難得的能完成該操作的儀器。若想驗(yàn)證該10MHz方波中有無(wú)異常脈沖，包括比50ns窄很多的脈沖，就會(huì)用到脈寬或毛刺觸發(fā), 也就有可能會(huì)用到5ns的設(shè)置。

53．一、優(yōu)利德數(shù)字示波器有沒(méi)有DPO功能？

答：DPO是一個(gè)專(zhuān)用名詞，只有一個(gè)示波器公司使用該名詞，安捷倫對(duì)應(yīng)的功能叫MegaVision，和DPO相同之處是：①可以直接信號(hào)中的異?，F(xiàn)象。②波形捕獲率遠(yuǎn)高于普通數(shù)字存儲(chǔ)示波器。不同之處：①發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)后，MegaVision可對(duì)該異常直接放大并觀察信號(hào)細(xì)節(jié)。②MegaVision示波器的實(shí)時(shí)采樣率突破1.25GSa/s極限，可達(dá)2GSa/s(如5464xA/D示波器)甚至更高。③MegaVision示波器是為需要深存儲(chǔ)的應(yīng)用場(chǎng)合優(yōu)化的，當(dāng)示波器存儲(chǔ)深度>10K,甚至100K, 2M時(shí)，其波形刷新率是業(yè)界及其領(lǐng)先的。

54．如果依據(jù)信號(hào)上升時(shí)間確定了帶寬后，按照該帶寬確定采樣率的原則僅僅是為了實(shí)現(xiàn)無(wú)采樣混疊誤差嗎？

答：確定帶寬后再確定采樣率，業(yè)界的一些公式，的確確定采樣率的原則是為了實(shí)現(xiàn)無(wú)采樣混疊誤差，但它是泛泛的評(píng)估說(shuō)法，具體還要看您被測(cè)對(duì)象的特征，因?yàn)樽罡叩闹笜?biāo)往往是在特定條件下給出的，未必滿(mǎn)足您的測(cè)試應(yīng)用。

55． 示波器如何顯示兩個(gè)采樣點(diǎn)之間的波形？

答：示波器的顯示方式有多種：點(diǎn)顯示、正弦內(nèi)插顯示、直線(xiàn)連接顯示；示波器的缺省顯示方式通常為矢量連接顯示方式，有的示波器僅支持直線(xiàn)連接方式；無(wú)論是直線(xiàn)連接還是正弦內(nèi)插，在兩個(gè)實(shí)際采樣點(diǎn)之間提供的信息都不是實(shí)際采集的，由于直線(xiàn)連接方式可能會(huì)導(dǎo)致顯示出現(xiàn)突變，如在一正弦波的波峰采集一個(gè)點(diǎn)，兩邊的波谷各采集一點(diǎn)，會(huì)顯示出三角波，而用正弦內(nèi)插顯示出來(lái)仍是正弦波，所以，有些應(yīng)用文章中的說(shuō)法是：采用直線(xiàn)連接，對(duì)采樣率的要求更高，如10倍的關(guān)系(以真實(shí)再現(xiàn)波形)；采用正弦內(nèi)插，對(duì)采樣率要求稍低以下，也有文章說(shuō)，2.5倍就可以，工程上一般說(shuō)4倍以上，也有5倍，6倍的說(shuō)法。

56． 在實(shí)際工作中，當(dāng)碰到突發(fā)的毛刺信號(hào)，如何捕捉和測(cè)試？

答：比如我們?cè)谶M(jìn)行時(shí)鐘測(cè)試時(shí)，經(jīng)常會(huì)碰到偶發(fā)毛刺信號(hào)，該信號(hào)將會(huì)對(duì)我們的電路產(chǎn)生誤動(dòng)作，因此捕獲該信號(hào)成為測(cè)試的關(guān)鍵，由于事先我們無(wú)法判斷該毛刺為正還是為負(fù)，因此我們須先利用UTD2062CEL示波器的數(shù)字熒光功能即快速波形捕獲模式結(jié)合無(wú)限余輝查看毛刺特征，然后利用示波器的高級(jí)觸發(fā)功能——脈寬觸發(fā)依照信號(hào)特征，如：小于正常時(shí)鐘脈沖寬度觸發(fā)。

57．在選擇示波器時(shí)，一般考慮的多的是帶寬。那么，在什么情況下要考慮采樣速率？

答：取決于被測(cè)對(duì)象，在帶寬滿(mǎn)足的前提下，希望最小采樣間隔(采樣率的倒數(shù))能夠捕捉到您需要的信號(hào)細(xì)節(jié)。業(yè)界有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗(yàn)公式，但基本上都是針對(duì)示波器帶寬得出的，實(shí)際應(yīng)用中，最好不用示波器測(cè)相同頻率的信號(hào)。若您在選型，對(duì)正弦波，選擇示波器帶寬是被測(cè)正弦信號(hào)頻率的3倍，以上，采樣率是帶寬的4到5倍，實(shí)際上是信號(hào)的12到15倍，若是其它波形，要保證采樣率足以捕獲信號(hào)細(xì)節(jié)。若您正在使用示波器，可透過(guò)以下方法驗(yàn)證采樣率是否夠用：

將波形停下來(lái)，放大波形，若發(fā)現(xiàn)波形有變化（如某些幅值），采樣率就不夠，否則無(wú)礙。也可用點(diǎn)顯示來(lái)分析，采樣率是否夠用。

58． 100MHz的模擬示波器可以較清楚看到寄生波形，而100MHz的數(shù)字示波器卻看不到（僅能看到波形加粗）？

答：此現(xiàn)象和示波器顯示有關(guān)，模擬示波器上看到的跡線(xiàn)一般較細(xì)，它通過(guò)垂直偏轉(zhuǎn)器直接將電壓打到屏幕上，而且掃描速率和波形刷新率都很快。數(shù)字示波器是通過(guò)A/D將波形電壓量化，存到內(nèi)存中，處理之后再顯示，數(shù)字示波器屏幕的顯示分辨率是有限的，通常為640點(diǎn)或1000點(diǎn)，若您將示波器的存儲(chǔ)深度(記錄長(zhǎng)度)設(shè)置成10K或2M, 這意味著，要讓內(nèi)存中10K或2M點(diǎn)的信息量通過(guò)640個(gè)點(diǎn)或1000個(gè)點(diǎn)來(lái)反映，無(wú)論算法有多好，都會(huì)帶來(lái)一定的顯示誤差，波形加粗的程度和存儲(chǔ)深度是相關(guān)的，這些問(wèn)題是數(shù)字示波器特有的問(wèn)題，另外數(shù)字示波器缺省顯示方式為矢量顯示方式，即會(huì)在兩個(gè)采樣點(diǎn)之間以線(xiàn)性算法，或正弦內(nèi)插算法插入一些點(diǎn)，模擬示波器沒(méi)有這些問(wèn)題。您可試著將示波器記錄長(zhǎng)度改為500點(diǎn)，并將矢量顯示改為點(diǎn)顯示，觀察數(shù)字示波器每次采樣實(shí)際得到的數(shù)據(jù)，調(diào)整時(shí)基，可以清楚得看到這些點(diǎn)，即使使用矢量顯示，線(xiàn)會(huì)變細(xì)些。僅從儀器角度出發(fā)，另外測(cè)量小信號(hào)，使用1:1得探頭得結(jié)果，可能會(huì)比10:1探頭更好些。另外，模擬示波器沒(méi)有采樣率得概念，只有掃描速率概念，使用數(shù)字示波器，采樣率很多時(shí)候需考慮。

59．?dāng)?shù)字示波器一般提供在線(xiàn)顯示均方根值，它的精度一般是多少？

答：示波器的幅值測(cè)量精度，很多人用A/D位數(shù)來(lái)衡量，實(shí)際上，隨著您所用的示波器帶寬，實(shí)際的采樣率設(shè)置等，會(huì)有變化，若帶寬不夠，本身帶來(lái)的幅值測(cè)量誤差就很大，若帶寬夠了，采樣設(shè)置很高，實(shí)際的幅值測(cè)量精度就不如采樣率低的時(shí)候的精度(您有時(shí)可參考示波器的用戶(hù)手冊(cè)，它可能會(huì)給出不同采樣率下，示波器的A/D實(shí)際有效位數(shù));總的來(lái)講，示波器測(cè)量幅值，包括均方根值的精度往往不如萬(wàn)用表，同樣，測(cè)量頻率，它不如頻率計(jì)數(shù)器。

60．模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí)，那個(gè)更有優(yōu)勢(shì)（例如：在過(guò)零點(diǎn)和峰值時(shí)，觀察1%以下的寄生波形）？

答：觀察1%以下的寄生波形，無(wú)論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，觀察其精度都不是很好，模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高，如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是+/-3%, 并不比數(shù)字示波器(通常為1~2%精度)更具優(yōu)勢(shì)，而且對(duì)細(xì)節(jié)，數(shù)字示波器的自動(dòng)測(cè)量功能比模擬示波器的人工測(cè)量更精確