示波器知识百问(四)
1． 如何捕捉并重现稍纵即失的瞬时信号？ 答：将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发，并将触发电平调到适当值，然后将扫描方式设置成单次方式)，如果使用的是安捷伦5462xA/D,5464xA/D,5483xB/D,5485xA,这些仪器都支持MegaZoom功能，就是说，可在观察信号全局的同时，对局部细节进行放大观察，或者通过移动屏幕的方式，或者通过双时基显示功能来完成。注意示波器的存储深度将决定所能采集信号的时间，和能用到的最大采样速率。 2． 安捷伦的哪种示波器能够测试频率为500M的载波信号？ 答：如果仅测载波信号本身，通常载波信号为正弦波，推荐使用1.5GHz示波器(安捷伦54845B),使用BNC电缆连接被测对象，可得到~94.6%的上升时间测量精度。若必须使用探头，推荐使用1157A 有源探头(2.5GHz带宽)。如果使用500MHz带宽的示波器，即使使用BNC电缆，最好情况下得到的幅度测量误差是29.3%,上升时间测量精度是58.6%。 3． 示波器标称为60MHZ，是否可以理解为它最大可以测到60MHZ？ 答：60MHz带宽示波器，并不意味着可以很好地测量60MHz的信号，根据示波器带宽的定义，如果输入峰峰值为1V的60MHz的正弦波到60MHz带宽的示波器上，从示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。 4． 用标称为60MHZ的示波器测4.1943MHZ的方波时测不到，为什么？ 答：如果要测试的是方波，选择示波器的参考标准是信号的上升时间，若示波器带宽＝0.35/信号上升时间* 3，则上升时间测量误差为5.4%左右。 示波器的探头带宽也很重要，如果使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低，将会使示波器带宽大大下降。如若您使用20MHz带宽的探头，则能实现的最大带宽是20MHz。如果在探头前端使用连接导线，会进一步降低探头性能(但对~4MHz方波，不应有太大影响，因为速度不是很快) 。 另外，查看一下示波器使用手册，有的厂家新推出的示波器，在1:1设置下，其实际带宽将锐减到<=6MHz,对于~4MHz的方波，其三次谐波是12MHz,其五次谐波是20MHz,若带宽降到6MHz,对信号幅值衰减很大，即使能看到信号，也绝对不是方波，而是幅值被衰减了的正弦波。当然，测不出信号的原因可能有多种，如探头接触不好，但该现象很容易被排除。建议可以用BNC电缆连接一函数发生器，检验该示波器本身有没有问题，探头有没有问题，如有问题，可和厂家直接联系。 5． 怎样测量时钟的稳定度？ 答：假设使用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB或5485xA ，可以用其标准配置的直方图方式测量，其时钟边沿或幅值的抖动情况，具体可参见安捷伦的应用文章：“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988－6109EN)，可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA,若您希望更加强大的抖动分析功能，其配有专门的抖动分析软件，提供功能十分强大的抖动分析，具体可参见5485x示波器的Datasheet，更详细的信息，可致电安捷伦。 6． 使用安捷伦示波器精确测量PLL中周期抖动有什么方法和技巧？ 答：如果用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB和5485xA , 可以用其标准配置的直方图方式测量，其时钟边沿或幅值的抖动情况，具体可参见安捷伦的应用文章“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988－6109EN)，可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA，如果希望更加强大的抖动分析功能，其配有专门的抖动分析软件，提供功能十分强大的抖动分析，具体可参见http://www.agilent.com/find/test 5485x示波器的Datasheet,更详细的信息，可致电安捷伦。提醒在使用示波器时，要注意其本身的抖动相关指标是否满足测试需求，如示波器本身的触发抖动指标等，同时要注意使用不同的探头和探头连接附件时，若不能保证示波器的系统带宽，测量结果会不准确。
7． 如何使用安捷伦示波器测量PLL的Settle time？ 答：可使用安捷伦548xx系列示波器+USB-GPIB 82357A 适配器+软件选件 来完成。也可使用安捷伦的较低价位的调制域分析仪来完成。 8． 设计一个PLL,，如何测量PFD(频率鉴相器)的死区? 答：可以将示波器的一个通道连接到参考信号，另一通道连到反馈信号，设置示波器的触发条件为建立保持时间触发，这时，在调整示波器建立保持时间设置的同时，调整参考信号，直到失锁，这时的建立保持时间设置就对应您的PFD死区。理论上，认为失锁会在两个时刻发生，一是在初始工作时间，两个信号相差(频差)超过PLL的捕捉带宽；另一始在跟踪过程种，反馈信号变化过大，使两个信号相差超过PLL的跟踪带宽会失锁。安捷伦所有548xx 系列示波器都可完成该测量(在带宽满足的前提下)。 9． 使用安捷伦设备如何测试光信号？ 答：安捷伦有全套测试方案测量光信号，从光源、光谱仪、光万用表、光示波器、光波长计等，如果想用实时示波器测量光信号，可使用光电转换器结合示波器完成测量。 10．如何使用示波器测量电源纹波？ 答：可以先用示波器将波形整个波形捕获，然后将关心的纹波部分放大来观察和测量(自动测量或光标测量)，同时还利用示波器的FFT功能从频域分析。 通常若不太清楚被测对象细节(幅值，频率等)的情况下，可使用”AutoScale”按钮，观察到信号的大概，再调整水平控制旋钮和垂直控制旋钮，以得到最佳的显示(如，幅值尽量满屏显示)，再用Zoom功能将波形作满平放大显示，测电源纹波时，可将纹波部分用Zoom功能放大来分析；另外，可能会考虑从频域角度分析电源，观察其谐波和杂波情况，为此，可让示波器显示尽量多个周期信号，将示波器的存储深度仅可能用到最大，采样率设置成适当的数值，以保证波形不失真，这样得到的频率分辨率为采样率除以当前存储深度设置，观察各次谐波及其与基波的幅度差。另外，若使用MatLab软件，可利用MatLab软件的强大功能对捕获的信号数据进行更加深入的分析。546xx、548xx都标准配置有和计算机相连的软件，直接将数据取到计算机中，以进一步分析，当然，也可将Matlab软件直接装到548xx中。 若已经知道电路的参数,可直接调整示波器设置，让其工作在合适的采样率和垂直刻度下。 11． 开关电源输出电压的纹波是一个重要的指标，如何正确使用示波器来测量这个指标？ 答：纹波的定义是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，英文称为 PARD (Periodic And Random Deviation)。它的定义是杂波的峰峰值。测量纹波要注意的事项： 示波器探头地线会带来很大纹波，应该拔掉地线直接使用探头内地线进行测量。当然，最好的测量方法是使用50欧姆终端电阻，用BNC电缆直接联结到示波器，这里应该注意该50欧姆电阻要考虑功耗，可能要大功率电阻。 相关的标准要求，比如是否要分出周期性工频纹波和开关纹波，高频噪声等。再比如，测量频率是否要限制在20MHz以下。 12． 测纹波时有很大一部分是５０赫兹的周期性尖脉冲，负载电流越大，脉冲幅度越大，有哪些具体的解决办法？ 答：在泰克功率测量系统中，当进行纹波测量时，我们可以选择工频纹波测试或开关纹波测试，这样就可自动滤掉不相关频率的纹波，比如：选择测试200KHz的纹波，那么示波器将会自动对其他频率成分进行滤波。 13． 测量纹波时怎样去除在纹波上的噪声，比如工频噪声？ 答：纹波上的噪声可通过TDS5000示波器在捕获模式中的高分辩率捕获模式就可以去除这些随机的噪声。纹波分两种一种是工频的，100HZ，一种是开关纹波。TEK推出的TDSPWR2就能把这两种纹波分离后分别测量得出结果。 14． 精确测试开关电源的纹波与噪音时，是否要在专门的实验室里才可以？ 答：当然如果有专门的实验室进行纹波测量是最理想的。在不具备这个条件的时候应当注意的问题有： ① 示波器应该有良好的接地； ② 如果测量标准有带宽限制的要求，应该打开TDS430A中的20MHz带宽限制； ③ 使用示波器的交流耦合； ④ 使用BNC电缆，并用TDS430A的50欧姆输入阻抗档进行测量（这时可能需要50欧姆的大功率负载，BNC适配器或者制作测试夹具） 为提高测量精度，不应该使用示波器的探头，示波器探头的地线会引入比较大的噪声。 15．如何使用示波器测量一些低纹波电源的输出纹波值？比如测量1.8V的输出纹波，一般都标称输出纹波小于20mV，如何用示波器来验证？而普通示波器即使直接探头接探头地夹的噪声就有二三十毫伏了。 答：这个的问题很有代表性。要用到高共模抑制比的电压差分探头，它能工作在高噪声环境中。 16． 怎样用数字示波器查看和读出所显示的波形的周期？ 答：所有的数字示波器都支持波形周期测量，从提高测试精度的角度出发，如果使用的是5462x/5464x (54645除外)，可在其测量参数中选择Counter，其内嵌硬件频率计数器会被启动进行精确的频率测量(5 digit)，若使用的是其他型号示波器，尽量让示波器屏幕显示一个周期的信号，幅值尽量满刻度，这时测量精度一般较好，可以用示波器的自动测量功能，也可用光标手动测量。 17． 在开发当中碰到一个问题，在样板机上加改功能，检测样板的声频，数据输出，触发信号等等，检测的结果跟设计的结果差不多一样，为什么样板声音清晰，显示准确，而成品的声音有时候是可以接受，但是有时候不行？ 答：实际被测对象的声音有时可以接受，有时不行，但示波器上的波形显示看不出什么问题，或示波器显示数据和被测对象上的数据相差很远。往往是示波器和您的被测对象没有同步造成的。可尝试下面的方法： 声音信号通常为低速信号，可让示波器工作在滚动方式下，观察信号出现问题时，手动停止波形采集，并进行分析。 在时域中观察声音信号往往不太全面，安捷伦的动态信号分析仪在很多时候是更好的选择，但若没有该仪器，可结合示波器的FFT功能从频域观察。 尝试用示波器的触发功能，若手边有混合信号示波器(54xxxD)，可结合其逻辑通道定义触发条件(如类似逻辑分析仪的状态触发，顺序触发)。 18．如何tds3012示波器进行时钟抖动测试？ 答：在泰克的开放平台示波器中（比如TDS7000，TDS5000）有专门的抖动测量软件，可以进行全面的抖动测量（比如Rj，Dj等）。在TDS3012中只能通过无限余辉对信号进行比较长时间的累计测量。另外，一般频率比较高的时钟才需要测量抖动。 一般示波器测量信号的原则是：示波器的带宽应该是信号最高频率的5倍，如果上升时间比较快的方波可能需要示波器带宽是信号频率的10倍甚至更高。所以建议采用更高带宽，开发平台的示波器。 19．在AC/DC开关电源中如何用示波器进行功率因数测量？ 答：其实使用示波器测量功率因数就是测量电压与电流之间的相位差即cosφ，同时泰克TDS5000功率测试系统也自动对PFC的相关参数进行测量（如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等）。 20．用泰克示波器的FFT功能可以看到开关电源的辐射的频率及幅度，但是这里面的幅度的值与认证中心的值的概念是一样吗？假如不是，怎样转换？而且，假如在看波形时选不同的V/DIV，在FFT状态下有不同的幅度，是否正常？---我用的型号是TDS1012。 答：使用示波器的FFT功能测得的幅值只能作为定性的分析，而不能作为定量的分析，因此只具备参考价值，如果希望对频谱幅度进行分析可选择Blackman-Harris窗口，这样效果会好一些；当转换V/div时一定会对FFT的幅值产生影响，因为这是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以为了提高测量精度，一般会选择将波形尽可能占满整个屏幕（但决不能超出屏幕），也就是选择较小的V/div档 | 
