了解購買示波器前應(yīng)當(dāng)注意的事項(xiàng)
如果您選擇的示波器不具備合適的技術(shù)指標(biāo)外厂，那么在測試設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)錯(cuò)過某些重要細(xì)節(jié)，致使您付出高昂的代價(jià)罕拂，例如重新設(shè)計(jì)、開發(fā)進(jìn)度延誤，甚至是產(chǎn)品出現(xiàn)故障淮阐。在選擇示波器時(shí)了解自己想要什么樣的性能，可以確保您進(jìn)行高精度的測試刁品，并得到值得信賴的測量結(jié)果泣特。
關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：帶寬
在使用示波器時(shí)，您希望它能準(zhǔn)確捕獲信號(hào)的真正上升沿挑随。這一功能主要由帶寬實(shí)現(xiàn)状您。只有擁有足夠的帶寬，才能準(zhǔn)確捕獲信號(hào)兜挨。如果帶寬不足膏孟，您會(huì)錯(cuò)過關(guān)鍵的信號(hào)細(xì)節(jié)，結(jié)果做出錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)假設(shè)拌汇。
工程師們通常認(rèn)為測量 100 MHz 信號(hào)只需要 100 MHz 帶寬，但事實(shí)并非如此担猛。關(guān)于帶寬幕垦，我們的建議是：
? 選擇的示波器帶寬要比器件中的最快頻率或時(shí)鐘速率高 5 倍
大多數(shù)帶寬為 1 GHz 及以下的示波器都有高斯頻率響應(yīng)，如圖 2 所示傅联。這是一種低通頻率響應(yīng)先改，在較高頻率下會(huì)發(fā)生衰減。
圖 2 中的 fBW?點(diǎn)為儀器帶寬比驻，也稱為 -3 dB 點(diǎn)该溯。-3 dB 點(diǎn)指的是信號(hào)開始衰減 -3 dB 的頻率點(diǎn)，換言之别惦，此時(shí)您可以在測量結(jié)果中看到 -30% 的幅度誤差狈茉。
例如，您將一個(gè) 1 Vpp掸掸、20 MHz 信號(hào)輸入到 100 MHz 示波器中氯庆。您在示波器屏幕上看到的峰峰值測量結(jié)果應(yīng)當(dāng)為 1 Vpp蹭秋。然而，如果您將該信號(hào)的頻率提高到 100 MHz堤撵，并使用同一臺(tái) 100 MHz 示波器來測量仁讨，那么現(xiàn)在看到的 1 Vpp?信號(hào)的測量結(jié)果為 0.7 Vpp。這是因?yàn)槟_(dá)到了示波器的最大帶寬实昨，該帶寬將信號(hào)衰減了 -30%洞豁，并使得所有測量值產(chǎn)生偏斜。
知道這一點(diǎn)后荒给，您就很清楚為什么無法在接近示波器帶寬的頻率下進(jìn)行精確測量丈挟。因此，請(qǐng)確保您有足夠的帶寬來查看真實(shí)信號(hào)锐墙。
帶寬不足不僅會(huì)影響您對(duì)完美正弦波進(jìn)行峰峰值測量礁哄，在測量更復(fù)雜的信號(hào)（例如查看方波的真正上升沿）時(shí)，測量精度也會(huì)受到限制溪北。這與諧波有關(guān)桐绒。最簡單的呈現(xiàn)方法是將信號(hào)的諧波分解出來。
在圖 3 中之拨，黃色跡線顯示了原始的真實(shí)信號(hào)茉继，這個(gè)信號(hào)用作參考信號(hào)。如果仔細(xì)查看每一個(gè)諧波蚀乔，您會(huì)看到一次諧波（綠色跡線）的周期和占空比跟原始信號(hào)相同烁竭，但其上升沿較慢，拐角更圓滑吉挣。而在捕獲一派撕、三和五次諧波（紅色跡線）時(shí)，您可以看到波形的拐角更銳利睬魂，顯露出更多的信號(hào)細(xì)節(jié)终吼。
在圖 4 的測量示例中氯哮，您可以看到际跪，使用足夠的帶寬進(jìn)行測量，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)巨大差異喉钢。以同一個(gè) 100 MHz 時(shí)鐘信號(hào)為例姆打，左邊使用 100 MHz 帶寬示波器進(jìn)行測量，右邊使用 500MHz 帶寬示波器進(jìn)行測量肠虽。使用 500 MHz 示波器的話幔戏，帶寬正好是信號(hào)頻率的 5 倍，因此您可以準(zhǔn)確地查看上升沿和下降沿税课。
理想情況下评抚，您希望至少要捕獲到五次諧波才能得到所需的全部信號(hào)細(xì)節(jié)豹缀。遵循 5 倍帶寬的建議通常可以勝任這樣的測量慨代。然而，我們還有更準(zhǔn)確的方法來確定所需的帶寬啸如。
我們來總結(jié)一下如何選擇正確的示波器帶寬：
1. 對(duì)于數(shù)字信號(hào)侍匙，使用的帶寬至少是基頻的 5 倍。
2. 要捕獲更快的上升時(shí)間叮雳，您可能需要更高的帶寬想暗。
確保您擁有高采樣率
您是否知道信號(hào)中出現(xiàn)了一些毛刺而您對(duì)此毫無覺察？導(dǎo)致這種情況的罪魁禍?zhǔn)资遣蓸勇柿辈弧２蓸勇侍偷脑捤的芸赡茏屇e(cuò)過重要事件。
以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）為例寞焙，它會(huì)收集模擬信號(hào)的“樣本”或數(shù)據(jù)點(diǎn)储狭。ADC 使用這些樣本以數(shù)字方式在示波器屏幕上重建信號(hào)。收集這些樣本的速率就稱為采樣率捣郊，單位為樣本數(shù)/秒（Sa/s）辽狈。在精心設(shè)計(jì)的示波器（如InfiniiVision 示波器系列）中，會(huì)按照均勻的時(shí)間間隔（圖 5 中的“t”）收集這些樣本呛牲。
當(dāng)您在屏幕上看到得到的信號(hào)時(shí)刮萌，您不會(huì)看到這些樣本點(diǎn)，而是看到一個(gè)平滑的波形娘扩。示波器在每個(gè)采集的樣本之間插入跡線着茸。但是，如果采集的樣本不夠琐旁，那么插值不能很好地表現(xiàn)信號(hào)涮阔，導(dǎo)致測量結(jié)果不正確。
圖 6 和圖 7 顯示了分別以高采樣率（圖 6）和低采樣率（圖 7）測量相同外觀信號(hào)得到的結(jié)果旋膳。
采樣率過低不僅會(huì)導(dǎo)致失真澎语，還會(huì)使您錯(cuò)過沒有采樣到的關(guān)鍵信號(hào)細(xì)節(jié)，如毛刺和誤差验懊。在圖 8 中擅羞，我們可以看到采樣率過低（或“欠采樣”）錯(cuò)過了多少信號(hào)細(xì)節(jié)。
相反义图，圖 9 則顯示了高采樣率如何使您捕獲到這些毛刺减俏。如果您沒有在測試中發(fā)現(xiàn)這些誤差，那么客戶在使用您的器件時(shí)有可能會(huì)發(fā)生故障碱工。
您還可以通過可選模式來處理樣本娃承，以顯示信號(hào)的各方面信息奏夫。這些模式被稱為采集模式。常見的采集模式有四種历筝，包括：正常模式酗昼、平均模式、高分辨率模式和分段模式梳猪。
每種模式都有特定的用例來分析信號(hào)的某些部分麻削。采樣率越高，跡線的分辨率就越高春弥。這讓您可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的測量并查看信號(hào)中可能存在的各種誤差呛哟。我們建議采用是示波器規(guī)定的實(shí)時(shí)帶寬 4 到 5 倍的采樣率。
通道數(shù)
在很多情況下需要同時(shí)對(duì)多個(gè)信號(hào)進(jìn)行分析匿沛，以驗(yàn)證不同事件是否正常發(fā)生扫责。例如，確保通道 1 上的串行總線比特在正確的時(shí)間點(diǎn)翻轉(zhuǎn)逃呼，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)與輸入到通道 2 的時(shí)鐘有關(guān)鳖孤。其他的設(shè)計(jì)可能需要更多通道來檢查時(shí)間相關(guān)信號(hào)。
帶寬蜘渣、MSO 通道（數(shù)字通道）淌铐、綜合儀器選件、分析應(yīng)用軟件等可在購買示波器后隨時(shí)通過軟件進(jìn)行升級(jí)和啟用蔫缸。示波器上的通道數(shù)卻不是這樣腿准。根據(jù)您打算分析的信號(hào)，您可能需要兩個(gè)或四個(gè)通道拾碌。因此吐葱，在購買示波器前務(wù)必要確定您需要多少個(gè)通道。
您還要考慮自己的設(shè)計(jì)未來將如何發(fā)展以及您的測試需求會(huì)有何變化校翔。在購買示波器時(shí)弟跑，您希望它在很多年里都能滿足您的測試需求，因此在購買之前應(yīng)考慮需要多少通道防症。
在很多示波器上蔫敲，您還可以選擇添加最多 16 個(gè)額外的數(shù)字通道饲嗽。這樣就將您的數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）變成了混合信號(hào)示波器（MSO），讓您可以同時(shí)分析模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)奈嘿。
在很多情況下貌虾，我們需要一次查看多個(gè)串行總線或協(xié)議總線，以確保沒有時(shí)序誤差裙犹，有了這個(gè)選件尽狠，們就能輕而易舉地完成任務(wù)衔憨。這些額外的數(shù)字通道的好處在于它們可以隨時(shí)啟用。這意味著袄膏，如果暫時(shí)沒有需求或者不能承受其價(jià)格的話践图，您不必馬上購買它們，當(dāng)未來需求發(fā)生變化時(shí)哩陕，您可以隨時(shí)激活它們平项。
這點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)總地來說很簡單，但在購買前必須考慮您的測試需要兩個(gè)還是四個(gè)模擬通道悍及。另外，如果您擁有的示波器支持?jǐn)?shù)字通道接癌，那么您可以隨時(shí)啟用這些通道心赶。
快速波形捕獲率是關(guān)鍵
與采樣率一樣，示波器的波形捕獲率越高缺猛，您看到的信號(hào)細(xì)節(jié)就越多缨叫。如果示波器的波形捕獲率不夠高，您就無法看到信號(hào)中出現(xiàn)的異常情況荔燎。這就好比是擲骰子耻姥。擲出骰子的次數(shù)越多，獲得特定數(shù)字組合的概率就越高有咨。同樣琐簇，示波器更新的次數(shù)越多，您就越有可能捕獲到罕見的事件座享。
所有示波器在每次捕獲和顯示采集結(jié)果之間都存在一定的“靜寂時(shí)間”或“盲區(qū)時(shí)間”婉商。
在這段時(shí)間內(nèi)，可能會(huì)出現(xiàn)罕見的信號(hào)異常渣叛，如毛刺等丈秩。波形捕獲率越慢，靜寂時(shí)間就越長淳衙，而您錯(cuò)過的信號(hào)細(xì)節(jié)也就越多蘑秽。反之，波形捕獲率越高箫攀，靜寂時(shí)間就越短肠牲，您看到的真實(shí)信號(hào)細(xì)節(jié)也就越多。
舉個(gè)例子匠童，每秒幾千個(gè)波形的更新速率可能看起來很快埂材，但如果您的信號(hào)中有一個(gè)發(fā)生概率只有百萬分之一的毛刺會(huì)怎樣？更新速率太慢的話汤求，您可能永遠(yuǎn)都看不到這個(gè)毛刺（圖 11）俏险。如圖 12 所示严拒，具有高波形捕獲率（如 1,000,000 個(gè)波形/秒）對(duì)于提高捕獲罕見誤差的概率至關(guān)重要。
快速的波形捕獲率可以確保您看到發(fā)生概率只有百萬分之一的事件。使用?3000T X 示波器系列和?4000 X 系列示波器實(shí)現(xiàn)極快的波形捕獲率莹痢。
LAN 連通性的作用
通過 LAN 連接示波器將為您開啟全新的測試視野种蘸，節(jié)省更多投資。無論您在哪里工作 —是教學(xué)實(shí)驗(yàn)室竞膳、設(shè)計(jì)室還是生產(chǎn)車間 — LAN 連接都能讓您的流程變得更加高效航瞭。
這個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接使您可以隨時(shí)隨地工作，不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制坦辟。通過 LAN 連接網(wǎng)絡(luò)刊侯，打開互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，因此多個(gè)工程師可以使用同一臺(tái)儀器工作锉走。這樣滨彻，學(xué)生和同事可以在任何地方共享使用設(shè)備開展項(xiàng)目工作，最終節(jié)省預(yù)算挪蹭。美國工程師 和中國工程師可以使用同一臺(tái)儀器進(jìn)行工作亭饵，而不需要配備另一臺(tái)示波器，這樣您就可以將資金更多地投入到設(shè)計(jì)上梁厉。
您可以通過 LAN 向儀器發(fā)送遠(yuǎn)程命令，還可以使用仿真的儀器屏幕和硬鍵控件在 PC 上完全操控儀器（圖 14）懂算。由于它的用戶界面跟實(shí)際儀器的完全相同只冻，所以儀器的控制變得更加容易。
LAN 連接不僅讓儀器的控制變得更方便，而且還支持在大型實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中進(jìn)行儀器監(jiān)測垮媒。在有很多學(xué)生使用各種儀器進(jìn)行研究的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室中舍悯，這一點(diǎn)尤其有幫助。
連接到網(wǎng)絡(luò)還有另一個(gè)突出的優(yōu)勢睡雇，就是測試自動(dòng)化萌衬。自動(dòng)化測試在研發(fā)和制造環(huán)境中都很常見。所有?Keysight InfiniiVision 示波器都可以使用 SCPI 命令進(jìn)行編程它抱，但TestFlow 軟件提出了一種更簡單的測試自動(dòng)化解決方案秕豫。編程就像是在屏幕上拖動(dòng)方框一樣簡單。
TestFlow 軟件是 BenchVue 的一部分，它也是一個(gè)非常強(qiáng)大的離線分析和文檔工具混移。了解免費(fèi)試用祠墅！
不要低估易用性
您肯定不希望在儀器上尋找分析工具成為測試中最具挑戰(zhàn)性的環(huán)節(jié)。但是歌径，市面上的許多示波器都有這個(gè)問題毁嗦。確保示波器擁有直觀的用戶界面，以免您浪費(fèi)時(shí)間搜索菜單回铛。查找各種示波器工具應(yīng)當(dāng)非常簡單狗准，因?yàn)槟褧r(shí)間花在測量上，而不是花在設(shè)置上茵肃。
在整個(gè)示波器系列中提供直觀腔长、便于使用且一致的用戶界面意味著您可以傳遞測量知識(shí)，更加高效地進(jìn)行測試验残。
Keysight InfiniiVision 示波器的兩個(gè)關(guān)鍵的基本功能是內(nèi)置幫助窗口和訓(xùn)練信號(hào)饼酿。這兩個(gè)功能讓您可以輕松了解示波器的功能，從而了解如何加快測試速度胚膊。
每臺(tái) InfiniiVision 示波器都可以通過編程引入各種訓(xùn)練信號(hào)。將探頭與演示引腳連接想鹰，您可以在屏幕上顯示這些訓(xùn)練信號(hào)紊婉，并且對(duì)這個(gè)信號(hào)進(jìn)行各種示波器測量、觸發(fā)和分析辑舷。
這樣可以幫助您學(xué)習(xí)如何使用各種儀器功能喻犁，完成從基礎(chǔ)應(yīng)用到高級(jí)應(yīng)用中的測量任務(wù)。
按下示波器前面板上的任意按鈕或軟件鍵/ 菜單按鈕何缓， 屏幕上會(huì)出現(xiàn)內(nèi)置幫助窗口（圖 16）肢础。按住按鈕幾秒鐘，屏幕上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)窗口碌廓，其中包含重要的信息來說明該選項(xiàng)的用途以及用法传轰。有些幫助屏幕還包括一些技巧，告訴您如何使用各種示波器輸入正確設(shè)置儀器谷婆。
易用性是一種主觀體驗(yàn)纪挎，通常不會(huì)在產(chǎn)品資料中提及期贫，您可以索取演示儀器進(jìn)行試用或查找探討易用性的在線視頻。本視頻就是一個(gè)良好的開端异袄，它介紹了 InfiniiVision 用戶界面的一些技巧通砍。
總結(jié)
取決于帶寬和通道數(shù)，購買示波器可能會(huì)花費(fèi)大量資金烤蜕。請(qǐng)核對(duì)本指南中列出的技術(shù)指標(biāo)封孙，確保當(dāng)您的設(shè)計(jì)發(fā)展進(jìn)步時(shí)迹冤，儀器可以滿足您的全部需求。為了有效地進(jìn)行測試敛瓷，請(qǐng)記住以下要點(diǎn)：
? 通道數(shù) - 在購買之前叁巨，您必須確定需要的究竟是 2 個(gè)還是 4 個(gè)模擬通道？
? 帶寬 - 選擇達(dá)到您的最快頻率或時(shí)鐘速率 5 倍的帶寬
- 請(qǐng)記住呐籽，還有一些其他方法可以更準(zhǔn)確地判斷需要多少帶寬
? 采樣率 - 采樣率越高锋勺，您可以看到的信號(hào)細(xì)節(jié)就越多
? 波形捕獲率 - 您的儀器必須以非常快的速率更新波形狡蝶，以捕獲罕見的毛刺和異常
? LAN 連通性 - 為實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地共享儀器進(jìn)行工作創(chuàng)造了條件
? 易用性 - 一致的用戶界面庶橱、內(nèi)置幫助系統(tǒng)和訓(xùn)練信號(hào)讓您能夠更高效地開始測試
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