示波器基础知识
2005－05－23
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示波器基础知识
➢ 示波器的技术概念 ➢ 示波器基本功能和应用 ➢ 使用示波器的注意事项
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示波器能做什么?
示波器是显示信号波形的设备，显示的是信号的电压随着时间的 变化，利用示波器，你可以做到：
看到一个信号的时间和电压的值； 计算周期信号的频率(Frequency)； 知道信号的上升沿和下降沿的情况(单调性）； 知道信号的过冲情况（Overshoot, Undershoot)； 知道信号的振铃（Ringback) 知道信号的噪音情况(noise)； 知道信号是否有毛刺(glitch)； 知道信号间的时序关系(sequence)；
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在测试时，我们尽量要使用短的地线和带宽高的有源探头。 下面是同一个时钟，使用两个不同的探头做比较的结果。 示波器： TEK的TDS580C，1GHz带宽，4GHz采样速率。 探头1：无源探头P6139，500M带宽，10M欧姆输入电阻，8pF
输入电容，10倍衰减，地线比较长，加上夹子大约13cm； 探头2：有源探头P6245，1.5GHz带宽，1M欧姆输入电阻，
1pF输入电容，10倍衰减，短地线，长约3cm）。
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无源探头P6139的测试波形图
有源探头P6245的测试波形图
从两个波形看出，无源探头加长地线的结果是有比较大的过冲，并有轻微的振荡。另外由于反射波的 原因，造成上升沿变陡。因此如果要得到比较准确的波形，最好选用带宽高、输入电容低的有源探 头，并使用短地线，如果图方便使用长地线，只会带来更大的误差。
测试统计读数功能
具有Measurement Statistics功能，测试统计可以选择显示平均/标准方差 或者Min/Max值。
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示波器的触发
边沿Edge 触发 脉冲Pulse 触发 逻辑Logic 触发 单次Single 触发 延时Delay触发
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边沿触发
边沿触发是用得最多的触发方式，它使波形在上升或下降沿的某一个 电平位置被触发。
输入示波器)
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例如：把100M带宽示波器输入100M 1V 正弦波观察到的将是100M 0.707V的波形。
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示波器的探头 要测试，示波器就少不了探头，探头四个主要的指标为带宽、
输入电阻、输入电容和衰减倍数。我们最常用的探头是测试电压 波形的有源探头和无源探头。 通常来说带宽高的探头，它的输入阻抗普遍要低。比如同样是有 源探头的P6204和P6249，带宽分别为1GHz和4GHz，它们的输 入输入阻抗分别为10M欧姆和20k欧姆。需要注意的是，阻抗会 随着输入信号的频率而变化，比如随着频率的升高而减低，它不 是一个恒定的数值。
说明：我们一般先用边沿触发方式观察信号情况，发现有问题时再 根据实际情况选用其它的触发方式
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脉冲触发方式有以下分类：
⑴ 捕捉毛刺－－Glitch触发
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⑵ 捕捉幅度异常信号－－Runt触发
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(3) 捕捉宽度异常信号－－Width触发
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(4) 检查边沿跳变速度－－Slew Rate触发
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上面几种触发，在测试总线和控制信号的异常情况方面，比较有用。 单次触发 单次触发并非一个独立的触发方式，它和其他方式一起使用，只是其
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在示波器的屏幕中，横坐标（X）代表时间，纵坐标（Z）代表电压的幅度，另 外还有一维，是比较少关注的，就是亮度（Z），现在TEK的DPO示波器中， 这个亮度还表示了出现概率（它用了16阶灰度来表示出现的概率）。
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示波器的技术概念
带宽和上升时间 采样率 采样率 记录长度 波形捕获率 探头能力（保证信号不失真的
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输入电压比较高的探头，它的带宽也低，反之，带宽高的探头， 它的输入电压范围比较小。比如有源探头P6245的带宽为 1.5GHz，它的输入电压范围仅为±40V，而500MHz带宽的无源 探头P6139A的最大输入电压为300V。
探头特别是有源探头，都需要校准的。一般是利用示波器提供标 准的1kHz的信号来校准。
3) 可以使用HORIZ和VERT面板键来扩大、缩小以及移动方框的位置，对测试波形 进行任意缩放显示。
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波形数学运算功能
泰 克 示 波 器 提 供 了 对 所 测 试 波 形 的 FFT, invert, add, subtract, divide, multiply以及Differentiation，Integration等功能，满足我们各种波形运算 的需求。例如我们那可以通过把原始测试波形减去地噪声来得到干净的数 字波形，以方便各种分析；或者在没有差分探头的情况下通过两个通道求 差来测试差分信号等。
他方式可以进行多次的触发，而单次触发只会触发一次就停止了，并 将信号显示出来，比如对于上电的电压上升的情况 、捕获很少出现的 脉冲毛刺等比较有用。
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工作中的波形测量应用
应用一： 我想知道从通道2输入的数字信号上有没有宽度窄于50ns并且幅度超过1.2V
的正极性毛刺？？ 触发类型（Type）：脉冲（Pulse） 触发方式（Class）：毛刺（Glitch） 触发源（Source）：通道2（ch2） 极性与宽度（Polarity & Width）：极性设为正Байду номын сангаасPositive），宽度值调定
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波形放大镜－ZOOM功能
1) 示 波 器 可 以 在 屏 幕 上 同 时 显 示 放 大 波 形 与 未 放 大 波 形 ， 这 被 称 之 为 zoom preview 模式。
2) 其中屏幕上半段显示放大后的波形；下半段显示未被放大的波形，并且采样一 个方框（或两个方框，即DUAL ZOOM模式）来指示当前被放大的波形区域。
为50ns 毛刺（Glitch）：设置为Accept 触发电平（Level）： 调节到1.2V
注意时间和幅度坐标打到合适的档位。 在以上的设置环境下，系统将捕捉到满足触发条件的毛刺。
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应用二： 从通道1输入的信号的上升时间是不是长于300ns？？
触发类型：脉冲(pulse) 触发方式: 斜率（Slew Rate） 触发源： 通道1(ch1) 极性（Polarity）：上升沿 Trigger When：设为快于，并调节上升时间为300ns Thresholds：从0.5V上升到4.5V（是+5V电平逻辑）