數(shù)字示波器的特殊用法

因具有波形觸發(fā)、存儲、顯示、測量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨特優(yōu)點，其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異，如果使用不當，會產(chǎn)生較大的測量誤差，從而影響測試任務。

區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬

帶寬是示波器最重要的指標之一。模擬示波器的帶寬是一個固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實時帶寬兩種。數(shù)字示波器對重復信號采用順序采樣或隨機采樣技術所能達到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實時帶寬，數(shù)字實時帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術因子K相關(數(shù)字實時帶寬=最高數(shù)字化速率/K)，一般并不作為一項指標直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復周期信號的測量，而數(shù)字實時帶寬則同時適合重復信號和單次信號的測量。廠家聲稱示波器的帶寬能達到多少兆，實際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實時帶寬是要低于這個值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實際上是指其模擬帶寬為500MHz，而最高數(shù)字實時帶寬只能達到400MHz遠低于模擬帶寬。所以在測量單次信號時，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實時帶寬，否則會給測量帶來意想不到的誤差 。

有關采樣速率

采樣速率也稱為數(shù)字化速率，是指單位時間內，對模擬輸入信號的采樣次數(shù)，常以MS/s表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項重要指標 。

1.如果采樣速率不夠，容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象

如果示波器的輸人信號為一個100KHz的正弦信號，示波器顯示的卻是50KHz，這是怎么回事呢?這是因為示波器的采樣速率太慢，產(chǎn)生了混迭現(xiàn)象?；斓褪瞧聊簧巷@示的波形頻率低于信號的實際頻率，或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了，而顯示的波形仍不穩(wěn)定?；斓漠a(chǎn)生如圖1所示。那么，對于一個未知頻率的波形，如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢?可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時基檔，看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變，如果是，說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生;或者晃動的波形在某個較快的時基檔穩(wěn)定下來，也說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理，采樣速率至少高于信號高頻成分的2倍才不會發(fā)生混迭，如一個500MHz的信號，至少需要1GS/s的采樣速率 。有如下幾種方法可以簡單地防止混迭發(fā)生：

·調整掃速;

·采用自動設置(Autoset);

·試著將收集方式切換到包絡方式或峰值檢測方式，因為包絡方式是在多個收集記錄中尋找極值，而峰值檢測方式則是在單個收集記錄中尋找最大最小值，這兩種方法都能檢測到較快的信號變化。

·如果示波器有InstaVu采集方式，可以選用，因為這種方式采集波形速度快，用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形 。

2.采樣速率與t/div的關系

每臺數(shù)字示波器的最大采樣速率是一個定值。但是，在任意一個掃描時間t/div，采樣速率fs由下式給出：

fs=N/(t/div)N為每格采樣點

當采樣點數(shù)N為一定值時，fs與t/div成反比，掃速越大，采樣速率越低 。

綜上所述，使用數(shù)字示波器時，為了避免混迭，掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺，掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置 。

數(shù)字示波器的上升時間

在模擬示波器中，上升時間是示波器的一項極其重要的指標。而在數(shù)字示波器中，上升時間甚至都不作為指標明確給出。由于數(shù)字示波器測量方法的原因，以致于自動測量出的上升時間不僅與采樣點的位置相關 。

雖然波形的上升時間是一個定值，而用數(shù)字示波器測量出來的結果卻因為掃速不同而相差甚遠。模擬示波器的上升時間與掃速無關，而數(shù)字示波器的上升時間不僅與掃速有關，還與采樣點的位置有關，使用數(shù)字示波器時，我們不能象用模擬示波器那樣，根據(jù)測出的時間來反推出信號的上升時間 。

數(shù)字示波器還有一些更功能，如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y等，這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的，像福祿克的真正熟練則要在應用中掌握。值得指出的是，示波器雖然功能較多，但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如，在數(shù)字電路實驗中，判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時，用邏輯筆就簡單的多;測量單脈沖脈寬時，用邏輯更好一些。 1.獲得基線：當操作者在使用無的示波器時，首先要獲得一條最細的水平基線，然后才能用探頭進行其他測量，其具體方法如下：

(1)預置面板各開關、旋鈕。

亮度置適中，聚焦和輔助聚焦置適中，垂直輸入耦合置“AC，，，垂直電壓量程選擇置5mv/div，垂直工作方式選擇置“CHl”，垂直靈敏度微調校準位置置“CAL，垂直通道同步源選擇置中間位置，垂直位置置中間位置，A和B掃描時間因數(shù)一起預置在“0.5ms/div，A掃描時間微調置校準位置“CAL’’，水平位移置中間位置，掃描工作方式置“A”，觸發(fā)同步方式置“AUTO，斜率開關置“+” ，觸發(fā)耦合開關置“AC’’，觸發(fā)源選擇置INT。

(2)按下電源開關，電源指示燈點亮。

(3)調節(jié)A亮度聚焦等有關控制旋鈕，可出現(xiàn)纖細明亮的掃描基線，調節(jié)基線使其位置于屏幕中間與水平坐標刻度基本重合。

(4)調節(jié)軌跡平行度控制使基線與水平坐標平行。

2.顯示信號：一般情況下，示波器本身均有一個0.5Vp—p標準方波信號輸出口，當獲得基線后，即可將探頭接到此處，此時屏幕應有一串方波信號，調節(jié)電壓量程和掃描時間因數(shù)旋鈕，方波的幅度和寬窄應變化，至此說明示波器基本調整完畢可以投入使用。

3.測量信號：將測試線接在CHl或CH2輸入插座，測試探頭觸及測試點，即可在示波器上觀察到波形。如果波形幅度太大或太小，可調整電壓量程旋鈕;如果波形周期顯示不適合，可調整掃描速度旋鈕。

特殊

1.交流峰值電壓測量

(1)獲得基線。

(2)調整V/div旋鈕，使波形在垂直方向顯示5div(即5格)。

(3)調節(jié)“A觸發(fā)電平”獲得穩(wěn)定顯示。

(4)用以下峰值電壓。

電壓(p—p)：垂直偏轉幅度/度x(VOLTS/div)/開關檔極x探極衰減倍率。

例如：測得上峰到下峰偏轉是5.6度，VOLTS/dir開關置0.5，用x10探極衰減倍率，將數(shù)據(jù)代人：電壓二5.6X0.5 X 10二28 V。

2.上升時間測量

上升時間：水平距離(度)x時間/度(檔極)/擴展系數(shù)。

例如：波形兩點間的距離為5度，時間/度檔級為1Us，x10擴展末擴展(即x1)，將給定值代人：上升時I司;5X1/1;51xs。

3.相位差測量

相位差：水平差值(度)x水平刻度校準值(度/度)。

例如：水平差值為0.6度，每度校準到45度，將給定值代人公式：相位差：0.6x45：27。