示波器知识百问(十一)

55. 示波器如何显示两个采样点之间的波形? 

答:示波器的显示方式有多种:点显示、正弦内插显示、直线连接显示;示波器的缺省显示方式通常为矢量连接显示方式,有的示波器仅支持直线连接方式;无论是直线连接还是正弦内插,在两个实际采样点之间提供的信息都不是实际采集的,由于直线连接方式可能会导致显示出现突变,如在一正弦波的波峰采集一个点,两边的波谷各采集一点,会显示出三角波,而用正弦内插显示出来仍是正弦波,所以,有些应用文章中的说法是:采用直线连接,对采样率的要求更高,如10倍的关系(以真实再现波形);采用正弦内插,对采样率要求稍低以下,也有文章说,2.5倍就可以,工程上一般说4倍以上,也有5倍,6倍的说法。 

56. PCB板上的高速信号特征:156.25MHZ差分时钟信号,Rise/Fall Time(20%~80%)<100ps,jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps,请问需要多高带宽的示波器才能精确测量?测量误差可达多少? 

答:对于156.25MHz 差分时钟信号,Rise/Fall Time(20%~80%)<100ps ,若您想精确测试该上升时间,如3%的测试精度,0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 带宽示波器及其探头系统,若10%精度可接受,0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 带宽示波器及其探头系统。注意若您使用差分探头,您要确保,从被测点算起,整个示波器的带宽是5.6GHz, 幸运的是目前安捷伦推出了7GHz带宽的差分探头。同时,54855A本身的上升时间指标实测是65ps , 说明书上给出72ps的指标。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精确测量抖动指标,要求示波器本身的抖动指标要更高,54855A本身的触发抖动指标是1ps RMS ,比业界同类产品好7倍,另一相关指标是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ],好过同类产品2倍以上,这和它真正使用20GSa/s的A/D有关,它消除了使用多个(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼凑成一个20GSa/s所带来的误差。 

57. 在选择示波器时,一般考虑的多的是带宽。那么,在什么情况下要考虑采样速率? 

答:取决于被测对象,在带宽满足的前提下,希望最小采样间隔(采样率的倒数)能够捕捉到您需要的信号细节。业界有些关于采样速率经验公式,但基本上都是针对示波器带宽得出的,实际应用中,最好不用示波器测相同频率的信号。若您在选型,对正弦波,选择示波器带宽是被测正弦信号频率的3倍,以上,采样率是带宽的4到5倍,实际上是信号的12到15倍,若是其它波形,要保证采样率足以捕获信号细节。若您正在使用示波器,可透过以下方法验证采样率是否够用: 

将波形停下来,放大波形,若发现波形有变化(如某些幅值),采样率就不够,否则无碍。也可用点显示来分析,采样率是否够用。 

58. 100MHz的模拟示波器可以较清楚看到寄生波形,而100MHz的数字示波器却看不到(仅能看到波形加粗)? 

答:此现象和示波器显示有关,模拟示波器上看到的迹线一般较细,它通过垂直偏转器直接将电压打到屏幕上,而且扫描速率和波形刷新率都很快。数字示波器是通过A/D将波形电压量化,存到内存中,处理之后再显示,数字示波器屏幕的显示分辨率是有限的,通常为640点或1000点,若您将示波器的存储深度(记录长度)设置成10K或2M, 这意味着,要让内存中10K或2M点的信息量通过640个点或1000个点来反映,无论算法有多好,都会带来一定的显示误差,波形加粗的程度和存储深度是相关的,这些问题是数字示波器特有的问题,另外数字示波器缺省显示方式为矢量显示方式,即会在两个采样点之间以线性算法,或正弦内插算法插入一些点,模拟示波器没有这些问题。您可试着将示波器记录长度改为500点,并将矢量显示改为点显示,观察数字示波器每次采样实际得到的数据,调整时基,可以清楚得看到这些点,即使使用矢量显示,线会变细些。仅从仪器角度出发,另外测量小信号,使用1:1得探头得结果,可能会比10:1探头更好些 。另外,模拟示波器没有采样率得概念,只有扫描速率概念,使用数字示波器,采样率很多时候需考虑。 

59. 模拟和数字示波器在观察波形的细部时,那个更有优势(例如:在过零点和峰值时,观察1%以下的寄生波形)? 

答:观察1%以下的寄生波形,无论是模拟示波器还是数字示波器,观察其精度都不是很好,模拟示波器的垂直精度未必比数字示波器更高,如某500MHz带宽的模拟示波器垂直精度是+/-3%, 并不比数字示波器(通常为1~2%精度)更具优势,而且对细节,数字示波器的自动测量功能比模拟示波器的人工测量更精确。 

60. 数字示波器一般提供在线显示均方根值,它的精度一般是多少? 

答:示波器的幅值测量精度,很多人用A/D位数来衡量,实际上,随着您所用的示波器带宽,实际的采样率设置等,会有变化,若带宽不够,本身带来的幅值测量误差就很大,若带宽够了,采样设置很高,实际的幅值测量精度就不如采样率低的时候的精度(您有时可参考示波器的用户手册,它可能会给出不同采样率下,示波器的A/D实际有效位数);总的来讲,示波器测量幅值,包括均方根值的精度往往不如万用表,同样,测量频率,它不如频率计数器。 
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发布人:众宇旺仪器 发布时间:2019年5月8日 已被浏览 361 次 〖 打印本文