示波器应用初探The basic usage of oscillograph

陈学谊

湖南广益实验中学K1403班

示波器应用初探
The basic usage of oscillograph

陈学谊

湖南广益实验中学K1403班

示波器的作用被逐渐弱化，但它依然是测试技术的基石，如能进行正确选型，并根据不用的使用条件选择相应的探头，进行正确的参数设置，则依然可以在信号质量测试中可以发挥重大的作用。

示波器；基石；选型；参数设置；信号质量

1　概述

随着智能化测试装备的广泛使用，传统的测试设备如万用表、示波器的作用被逐渐弱化。但是传统的测试设备在特定场合依然十分重要，它是测试技术的基础。如示波器，其在信号质量测试中的应用、不同的型号和探头的选择、不同的触发条件、不同的参数设置均会对最终的测试结果产生重大影响并发挥重大的作用。

2　示波器选择

根据被测信号特征选择合适的示波器及探头十分重要。示波器的带宽、采样率、存储深度、波形刷新率等指标关系到能否扑捉到真实的波形。

2.1带宽

可以通过以下几种方法确定合适的带宽：

①最高信号频率决定带宽

示波器带宽=3×信号带宽。示波器带宽是指示波器的模拟带宽，信号带宽是指系统中最高信号频率。在现在的数字电路中，系统时钟通常是频率最高的信号。选择示波器的带宽至少应该比这一频率高三倍，以合理显示这个信号的形状。

②信号上升时间决定带宽

信号带宽=0.35/信号上升时间。若希望看到比较清晰的信号上升沿或下降沿波形则可遵照使用此公式。

2.2采样率

可以根据几种情况确定合适的采样率：

①周期信号。采样率=4×示波器带宽。对于周期信号，现在绝大部分数字示波器都采用数字重建的方法，使用4倍的乘数即可。

②单次信号。采样率=10/信号周期。对于单次信号而言：其单次脉宽即可认为是信号的周期，示波器无法采用数字重建的方法再现波形，所以在信号周期内至少采集10个以上的点才能合理显示出波形。

2.3存储深度

存储深度取决于希望的显示时间和希望保持的采样率。显示时间越长则能观测到的波形数越多，采样率越高则能观测到的波形越细腻，而要达到这些要求则需要更大的存储深度。三者之间的关系为：存储深度=采样速率×显示时间。

2.4刷新率

波形刷新率是示波器在单位时间内捕捉波形的次数。示波器在采样一屏幕波形的数据后需要对其进行存储、处理等工作，而这段时间示波器是不采集波形的，所以这段时间也称为死区时间。死区时间越长则漏掉的波形会越多，则波形刷新率越低。

2.5探头选择

示波器探头选择应注意以下两点：

①探头带宽。探头带宽的概念与示波器带宽相同，当示波器带宽为1G Hz、探头带宽为500M Hz时，那么总的有效带宽则小于500M Hz。

②最大输入电压。被测信号的最大电压（DC+AC峰值）应小于最大输入电压，否则示波器和探头可能被损坏。

3　示波器使用

3.1使用准备

无源探头在使用前需要校正其补偿电容。

有源探头在使用前需要进行直流偏移校正，因为探头内含有放大器等有源器件，因温漂等原因而引入了不同的直流偏移。

3.2示波器触发

为了使示波器扫描信号与被测信号同步，我们可以设定一些条件，将被测信号不断地与这些条件相比较，只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描，从而使得扫描的频率与被测信号相同或存在整数倍的关系，也就是同步。这种技术称为“触发”，而这些条件称其为“触发条件”。

边沿触发：利用信号变化的边沿来进行触发。

毛刺触发：可用来捕捉低电平或高电平上的毛刺，看其幅度是否超标。

Runt触发：信号幅度位于一定范围内时触发，用于捕捉幅度异常信号。

脉宽触发：信号时间宽度位于某一设定的时间范围之内，或者是位于该范围之外时触发，用于捕捉宽度异常信号。

Slew Rate触发：信号边沿的变化时间快于或慢于某一设定的值时触发，用于检查信号边沿跳变速度是否足够快。

Timeout触发：信号电平保持低或高超过某一设定的时间时触发，用于捕捉保持电平时间超限的波形。

模式触发：来自各个输入通道的信号进行布尔运算。满足条件则触发。

状态触发；在第四通道的上升或下降沿处，读取前三个通道的逻辑运算结果，满足条件则触发。

单次触发：每触发一次就停，可详细观察触发信号左右的信号波形。

延时触发：找到一个触发脉冲后，延时一段时间，然后以延时后的时间点为触发时刻显示信号。可用来详细观察与第一个触发信号相距较远的信号。

4　结束语

传统的通用测试设备如示波器，根据其在信号质量测试中的应用，选择相应的型号和探头，并进行正确的参数设置和触发条件则可以充分发挥示波器在质量测试中最大的作用。

［1］林茂六，赵华.宽带取样示波器Nose-to-Nose矫正理论的新进展［J］.电子学报，2001（29）.

［2］李继宇，董浩斌，汤峰.数字示波器在高频信号采集中的作用.［J］现代电子技术，2003（13）.

The work of oscillograph is becoming weaken，but it’s the foundation of testing technology.If we can choose the correct type and complete the correct parameter setting，the cscillograph still can play great role.

oscillograph；foundation；lectotype；parametersetting；signal quality