1、數字示波器的使用物電系 電子信息科學與技術 姓名 周偉 學號20091042146數字示波器數字示波器是數據采集， A/D轉換，軟件編程等一系列的技術制造出來的高性能示波器。數 字示波器一般支持多級菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲，實現對波形的保存和處理。目前高端數字示波器主要依靠美國技術，對于300MHz帶寬之內的示波器，目前國內品牌的示波器在性能上已經可以和國外品牌抗衡，且具有明顯的性價比優勢。通過示波器可以直觀地觀察被測電路的波形，包括形狀、幅度、頻率（周期）、相位， 還可以對兩個波形進行比較，從而迅速、準確地找到故障原因。正確、熟練地使用示波器， 是

2、初學維修人員的一項基本功。雖然示波器的牌號、型號、品種繁多，但其基本組成和功能卻大同小異。通用示波器的使用方法。（一）、面板介紹1.亮度和聚焦旋鈕 亮度調節旋鈕用于調節光跡的亮度（有些示波 器稱為”輝度”），使用時應使亮度適當，若過亮，容易損壞示波管。聚焦調節旋鈕用于調節光跡的聚焦（粗細）程度，使用時以圖形清晰為佳。2信號輸入通道 常用示波器多為雙蹤示波器，有兩個輸入通道，分別為通道1（ CH1和通道2（ CH2，可分別接上示波器探頭，再將示波器外殼接地，探針插至待測部位進行測量。3.通道選擇鍵（垂直方式選擇）常用示波器有五個通道選擇鍵：（1）CH1:通道1單獨顯示；（2）CH2通道2單獨顯示

3、；（3）ALT:兩通道交替顯示；（4） CHOP兩通道斷續顯示，用于掃描速度較慢時雙蹤顯示；（5）ADD兩通道的信號疊加。維修中以選擇通道1或通道2為多。4.垂直靈敏度調節旋鈕 調節垂直偏轉靈敏度，應根據輸入信號的幅度調節旋鈕的位置，將該 旋鈕指示的數值（如 0.5V/div，表示垂直方向每格幅度為0.5V）乘以被測信號在屏幕垂直方向所占格數，即得出該被測信號的幅度。 5.垂直移動調節旋鈕 用于調節被測信號光跡在 屏幕垂直方向的位置。6.水平掃描調節旋鈕調節水平速度，應根據輸入信號的頻率調節旋 鈕的位置，將該旋鈕指示數值（如0.5ms/div，表示水平方向每格時間為0.5ms），乘以被測信號一

4、個周期占有格數，即得出該信號的周期，也可以換算成頻率。7.水平位置調節旋鈕用于調節被測信號光跡在屏幕水平方向的位置。8.觸發方式選擇示波器通常有四種觸發方式：（1）常態（NORM :無信號時，屏幕上無顯示；有信號時，與電平控制配合顯示穩定波形；（2）自動（AUTO :無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時與電平控制配合顯示穩定的波形；（3）電視場（TV）:用于顯示電視場信號；（4）峰值自動（P-P AUTO :無信號時，屏幕上顯示光跡；有信號時，無需調節電平即能獲得穩定波形顯示。該方式只有部分示波器（例如CALTEK卡爾泰克CA8000系列示波器）中采用。9. 觸發源選擇 示波器觸發源有內觸發源和

5、外觸發源兩種。如果選擇外觸發源，那么觸發信 號應從外觸發源輸入端輸入， 家電維修中很少采用這種方式。 如果選擇內觸發源， 一般選擇通道1（ CH1或通道2（ CH2，應根據輸入信號通道選擇，如果輸入信號通道選擇為通道1 ，則內觸發源也應選擇通道（二） 、測量方法（ 1 ）將示波器探頭插入通道 CH1,耦合方式置于DC檔；1。1. 幅度和頻率的測量方法 （以測試示波器的校準信號為例）1 插孔，并將探頭上的衰減置于 1 檔；（ 2）將通道選擇置于（ 3）將探頭探針插入校準信號源小孔內，此時示波器屏幕出現光跡； （ 4）調節垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩定，并將垂直微調和水平微 調置于校準

6、位置；（ 5）讀出波形圖在垂直方向所占格數，乘以垂直衰減旋鈕的指示數值，得到校準信號的幅度；（ 6）讀出波形每個周期在水平方向所占格數，乘以水平掃描旋鈕的指示數值， 得到校準信號的周期 （周期的倒數為頻率） ； （ 7）一般校準信號的頻率為 1kHz，幅度為0.5V，用以校準示波器內部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應調節示波器（內部） 相應電位器，直至相符為止。2.示波器應用舉例（以測量788手機13MHz時鐘脈沖為例） 手 機中的13MHZ時鐘信號正常是開機的必要條件， 因此維修時要經常測量有無 13MHz時鐘信號。步驟如下：（ 1）打開示波器，調節亮度和聚焦旋鈕，使屏幕上顯示一條亮度適中、聚

7、焦良好的水平亮線；（2）按上述方法校準好示波器，然后將耦合方式置于AC檔；（3）將示波器探頭的接地夾夾在手機電路板的接地點，探針插到788手機CPU第腳；（4）接通手機電源， 按開機鍵，調節垂直掃描水和平掃描旋鈕， 觀察屏幕上是否出現穩定的波形，如果沒 有，一般說明沒有13MHz信號。數字示波器使用中注意的問題數字示波器使用中常見的一些簡單的問題（一）、 請問帶寬和采樣頻率之間有什么固定關系？ 采樣率理論上需要滿足農效香采樣定律， 即被測信號的最高頻率信號的每個周期理論上至少 需要采 2 個點， 否則會造成混疊。 但是在實際上還取決于很多其它的因素， 比如波形的重構 算法等， Siglent

8、系列示波器采用先進的波形重構算法,同時配備有插值算法，精確重構波形。一般來說采樣率是帶寬的 45 倍就可以比較準確地再現波形。（二）、 示波器指標中的帶寬如何理解？帶寬是示波器的基本指標，和放大器帶寬的定義一樣，是所謂的 3dB 點，即，在示波器的 輸入加正弦波， 幅度衰減為實際幅度的 70.7%時的頻率點稱為帶寬。 也就是說， 使用 100MHz 帶寬的示波器測量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有 0.707V。這還只是正弦波的情 形。因此，我們在選擇示波器的時候，為達到一定的測量精度，應該選擇信號最高頻率5倍的帶寬。Siglent的ADS1000CE示波器提供300MHz帶寬、2G

9、Sa/a的實時采樣率，領先 國內同行水平。（三）、在帶寬一定的條件下，采樣頻率太大是否也沒有太大的意義？帶寬是限制被測信號高頻分量被捕獲的基本條件。由于Siglent 示波器采用先進的波形重構算法 ,并配備有插值算法顯示，同時提供最低500MS/s 的實時采樣率，保證對觸發信號的完美捕獲并真實量化，最終能對采集信號的精確重現。（四）、影響示波器工作速度的因素有哪些？簡單地來說示波器的原理都差不多， 前端是數據采集系統， 后端是計算機處理。 影響示波器 速度主要有兩方面， 一是從前端數采到后端處理的數據傳輸， 一般都是用總線傳輸， 另一個 是后端的處理方式。 Siglent 示波器采用成熟的高速

10、硬件架構，配合 DSP 數字處理能有效解 決這些瓶頸，大大提升示波器的性能。（五）、 在使用示波器時如何消除毛刺？ 如果毛刺是信號本身固有的，而且想用邊沿觸發同步該信號（如正弦信號 ），可以用高頻抑制觸發方式， 通常可同步該信號。 如果信號本身有毛刺，但想讓示波器慮除該毛刺， 不顯示毛 刺，通常很難做到。 可以試著使用限制帶寬的方法， 但不小心可能也會把信號本身慮掉一部 分信息。（六）、 在選擇示波器時， 一般考慮的多的是帶寬。 那么， 在什么情況下要考慮采樣速率？ 取決于被測對象，在帶寬滿足的前提下，希望最小采樣間隔（采樣率的倒數 ） 能夠捕捉到您需要的信號細節。業界也有些關于采樣速率經驗公

11、式，但基本上都是針對示波器帶寬得出的， 實際應用中，最好不用示波器測帶寬頻率的信號。 若你在選型，對正弦波， 選擇示波器帶寬 是被測正弦信號頻率的 3倍以上，采樣率是帶寬的 4到 5倍，實際上是信號的 12到 15倍， 若是其它波形， 要保證采樣率足以捕獲信號細節。 若你正在使用示波器， 可透過以下方法驗 證采樣率是否夠用：將波形停下來，放大波形，若發現波形有變化（如某些幅值 ），采樣率就不夠，否則無是滿足測量精度的。也可用點顯示來分析，采樣率是否夠用。專業的 Siglent 系列示波器很好地解決了帶寬與采樣率的問題。（七）、 模擬跟數字示波器在觀察波形的細部時，那個更有優勢？ 早期我們使用的

12、模擬示波器垂直精度一般都是 +/-3% ，而數字示波器的垂直精度高達 +/-1% ， 這點來說數字示波器要具有極大的優勢。 同時 Siglent 數字示波器具有不同等級的輝度選擇， 對于顯示信號細節更加方便直觀。（八）、 如何捕捉并重現稍縱即失的瞬時信號？ 要捕獲瞬時信號可參照如下設置： 觸發類型選擇邊沿， 觸發方式設置成單次方式， 信號置為 上升觸發，并將觸發電平調到適當值。另外 Siglent 示波器配備了 EasyZoom 窗口擴展技術， 就是說，可在觀察信號全局的同時，對局部細節進行放大觀察。（九）、 選擇什么型號的示波器可有效提高設計效率？ 示波器發展到現今， 數據分析、 處理得到了

13、很大的提高。 使用示波已不僅僅是在調試中觀察 波形， 更重要的是能很好的在設計中發現問題所在、 分析計算器件參數， 幫助大家優化設計 方案。選擇什么樣的示波器最適合要結合你所要觀察分析的信號決定。 Siglent 高性能示波 器提供 25M300M 帶寬，以及 500MSa/s-2GSa/s 的采樣率，滿足你不同的需求。（十）、 示波器使用中探頭應該注意些什么？ 示波器的使用中探頭一般往往被大家忽略， 無源探頭由于測量范圍寬， 價格便宜， 同時可以 滿足大多的測量要求， 因而得到廣泛的使用， 無源探頭探頭的選擇應該與所用示波器的帶寬 一致。更換探頭，探頭交換通道的時候，必須進行探頭補償調整，達

14、到與輸入通道的匹配。 調校探頭補償最簡單直觀的是使用探頭波形來進行。（十一）、什么是示波器的實時采樣率？ 實時采樣是指對波形進行等時間間隔取樣，按照取樣先后的次序進行 A/D 轉換并存入存儲 器中，實時取樣是最明顯和最直觀的取樣方式， 這類取樣只需要簡單地在時間上分布取樣點， 所 有 的 取 樣 點 是 響 應 示 波 器 的 一 次 觸 發 而 獲 得 的 。 Siglent 高 性 能 示 波 器 提 供 500MSa/s-2GSa/s 的實時采樣率。（十二）、什么是示波器的等效時間采樣？ 等效時間采樣指的是示波器把多次采集 （多次觸發 ）采集到的波形拼湊成一個波形，每次采樣 速率可能很慢

15、， 兩次采集觸發點有一定的偏移， 最后形成的兩個點間的最小采樣間隔的倒數 稱為等效采樣速率。其指標可以達到很高，如1ps。 Siglent 高性能示波器等效采樣都高達50Sa/s（十三）、在示波器上看波形時，用外觸發和自觸發來看有何區別？ 示波器的通常觸發是邊沿觸發， 其觸發條件有 2 個，觸發電平和觸發邊沿； 即：信號的上升 沿（或者下降沿 ）達到某一特定電平 （觸發電平 ）時， 示波器觸發。 示波器只有在信號自觸發有 問題的時候才會使用外觸發，沒有哪一個更好的問題。另外，信號比較復雜， 有很多滿足 觸發條件的點，無法每次在同一位置觸發，從而得到穩定的顯示。這時就需要使用外觸發。 Sigle

16、nt ADS1000 示波器提供提供標準的雙通道 +一個外觸發通道（十四）、測量系統的總帶寬如何獲得？數字信號的測量時，信號的上升時間決定系統的總帶寬，測量系統的總帶寬=0.35/上升時間（十五）、測量中如何應用觸發釋抑？有何作用？觸發釋抑的含義是暫時將示波器的觸發電路封閉一段時間（即釋抑時間 ），在這段時間內，即使有滿足觸發條件的信號波形點示波器也不會觸發， 示波器的觸發部分的作用就是穩定的顯 示波形， 觸發釋抑也是為了穩定顯示波形而設置的功能。 主要針對大周期重復而在大周期內 有很多滿足觸發條件的不重復的波形點而專門設置的。Siglent示波器提供100ns-1.5s的超長觸發釋抑時間。（

17、十六）、示波器正常，但是用示波器觀察被測信號時，波形雜亂無章，該如果解決？ 導致這樣的原因是： 被測信號的接地端與示波器地線沒有共地。 通常是利用示波器的自檢信 號來檢查探頭和示波器是否正常， 若示波器和探頭均正常， 則是被測波形不正常。 在測量幅 度很小信號的時候，可把探頭的接地線拔掉（此時接地線相當于天線，對小信號產生干擾），采用Siglent示波器配備的近地線連接地進行測試，同時為了很好消除噪聲引起的誤觸發，獲取方式 ”可選擇 “平均 ”。（十七）、示波器正常，能看到到掃描線，但是觀察被測信號卻沒有信號波形產生?三個原因導致： 1、從通道 1 輸入信號，但是不小心打開的卻是通道2；2、信號耦合方式 （AC-GND-DC） 選擇接地位置上。3、 確認信號已經產生且正常輸入示波器BNC 接口 （十八）、如何測量直流電壓？首先需