示波器知识21-40

liyang

21． 关于holdoff，所谓触发与非触发，示波器对采集信号的处理有什么区别？
答：对于数字示波器，不论是否触发，示波器实际上都是在不断地采集波形，但是如果只有稳定的触发才能有稳定的显示。也会出现这种状况，示波器触发电路的模式出于“自动”模式，即不论是否满足触发条件都进行波形显示。如果使用“通常”Normal模式，不满足触发条件就不会显示波形。

22． 关于holdoff，如果在水平时间分辨率不变的前提下，是否百分比设置越大（对应信号显示逐渐稳定）那么就意味着信号的周期越长？
答：是的，百分比越大，释抑时间越长。

23． 如何使用示波器测量差分信号？
答：最好的方法是选用差分探头，这时测到的信号最为真实客观；若没有差分探头，可使用两个差分探头接到示波器的两个通道上(如Ch1, Ch2)，然后用数学运算，得到ch1-ch2的波形并进行分析，这时尽量保持两根探头完全一样，示波器两个通道的Verticalscale ( 每格多少伏)设置一样，否则，误差会较大。

24． 怎样用示波器测量出USB总线上的差分信号？
答：USB 信号的测试分为2种情况：
第一种是需要进行符合USB组织定义USB1.1/2.0总线的物理层测试规范，只有通过USB一致性测试后方可打上USB标识。USB物理层一致性测试分为很多个测试项目,主要是考察USB信号的信号质量如何，象
Signal Quality Test
Droop & Drop Test
Inrush Current Test
HS Specific Tests
Chirp Test
Monotonic Test
Receiver sensitivity Test
Impedance Test (TDR) 等等。
第二种情况是仅观测USB总线上的信号，可以选择合适的差分探头连接到D+, D-，直接进行USB信号的观测。USB2.0信号速度比较快，上升时间为几百皮秒，为了保证信号的包真度测试，需要选择大于2GHz的示波器和差分探头进行测试。

25． PCB板上的高速信号特征：XAUI接口3.125GBd串行差分信号：60ps，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XAUI接口3.125GBd 串行差分信号，听起来有点象InfiniBand 信号，用正弦内插的方式，或类似等效采样的方式来采集，但由于本身带宽和触发抖动等因素，在其测量100ps ~ 130ps范围内的上升时间时，采用7GHz差分探头可保证误差<3%，对于< 80ps的上升时间测量，其误差会大于10%, 虽然这已经是实时示波器中最好的方案，单就上升时间测量而言，最精确的方案是安捷伦的网络分析仪(需配上物理层分析软件)，因为其带宽可高达50GH
z。

26． 对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计，需要考虑哪些关键性的问题来降低相位噪声？
答：在ADC,DAC的器件中衡量性能有很多项指标：象位数、转换速度、DC精度、开关性能、动态性能（SNR, SINAD,IMD）等等。

27． 对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计，怎样测量相位噪声？
答：从示波器的角度来看，可以测试ADC,DAC的模拟和数字信号的幅度，时间，转换后的信号质量，转换速度，时钟和数据的建立/保持时间等参数，还可以通过TDS示波器中的高级运算功能（频谱分析功能）来定性测量SNR,SINAD等参数。

28． 由于可能需要引入外界的时钟，这样时钟存在2选1的问题，此时用什么方案才能使相位噪声的恶化最小？
答：首先要分析抖动产生的来源，示波器来分析抖动是一个很好的工具，目前可以使用TDS5000B/6000B/7000B系列示波器配合抖动分析软件进行彻底抖动分析，象确定抖动(Dj)，随机抖动(Rj)，Rj和Dj的分离，最后通过分析造成抖动的原因来消除抖动。

29． 在示波器上看波形时，用外触发和自触发来看有何区别？
答：示波器的通常触发是边沿触发，其触发条件有2个，触发电平和触发边沿；即：信号的上升沿（或者下降沿）达到某一特定电平（触发电平）时，示波器触发。示波器只有在信号自触发有问题的时候才会使用外触发，没有哪一个更好的问题。而这种问题通常可能是，信号比较复杂，有很多满足触发条件的点，无法每次在同一位置触发，从而得到稳定的显示。这时需要使用外触发。举例如下：

观测上面的信号，由于ABCD各点都会触发，示波器显示波形将不能稳定。这时可以使用下面的信号作为触发信号，示波器将得到能够全部周期的显示。

30． TDS3032B的带宽是300MHz，采样频率为2.5G/s，采样频率为带宽的8倍。请问带宽和采样频率之间有什么固定关系？我们也有一款其它厂家的示波器，带宽100MHz、采样频率只有200MHz。为什么两个示波器的带宽采样频率比相差这么大？
答：带宽是示波器最重要的指标，因为在数字示波器中有ADC，它的采样率理论上需要满足Nyquist采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等。泰克示波器采用先进的波形重构算法，被测信号的每个周期只需要2.5个点就能够重构波形。也有的示波器采用线性插值算法，可能就需要10个点。一般采样率是带宽的4－5倍就可以比较准确地再现波形。
泰克的TDS3000B系列是“实时采样”示波器，即，它的单次带宽（捕获单次信号的能力）＝重复带宽，您所说的另一种示波器的单次带宽显然不到100MHz，您可以看一下它的指标。

31． 示波器指标中的带宽如何理解？
答：带宽是示波器的基本指标，和放大器带宽的定义一样，是所谓的－3dB点，即，在示波器的输入加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽。也就是说，使用100MHz带宽的示波器测量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有0.707V。这还只是正弦波的情形。因此，我们在选择示波器的时候，为达到一定的测量精度，应该选择信号最高频率5倍的带宽。

32． 测量系统的总带宽如何获得？
答：测量系统的总带宽＝0.35/上升时间(1GHz以下示波器)。

33． 在带宽一定的条件下，采样频率太大是否也没有太大的意义？
答：带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。使用泰克的示波器每个被测信号周期只需2.5个点就能够最大限度的重构波形。其它一些示波器需要大于4个样点/周期，即100MHZ带宽示波器单次采集至少需要400MS/s的采样率，有些示波器甚至需要10个点（线性内插技术）才能保证采集信号有意义。

34． 所谓高斯响应示波器和平坦响应示波器各有何优缺点和适合的领域？
答：在示波器的规范中并没有平坦相应和高斯相应的指标。在示波器中会出现类似的比较或探讨，可能有如下原因：
众所周知，示波器是时域的仪器，从泰克发明第一台可触发的模拟示波器以来，示波器的带宽一直是最重要的指标，它是指示波器内部的前置放大器的模拟带宽。但是，示波器带宽的定义却是频域的定义，即正弦波幅度衰减到-3dB点时的频率点。一个复杂高速信号含有丰富的频谱分量，如果需要精确测量信号，必须知道它们的每一个频谱分量的幅度和相位，所以示波器的幅频特性和相频特性非常重要。
从最近几年的发展来看，目前数字示波器的带宽越做越高，从泰克2000年推出TDS7000 4GHZ带宽示波器，2001年推出TDS6000 6GHZ带宽示波器， 2003年推出TDS7704B 7GHZ带宽示波器，到最近TDS6804B 8GHZ带宽示波器，带宽几乎每年都在提升。当示波器带宽到达几个GHZ时，前置放大器作为模拟器件，保证良好的幅频和相频特性越来越难，泰克是掌握这一最关键技术的唯一公司。有些厂商无法做到，就不得不采用其它的一些方法来修补模拟器件带宽的不足，获得更高的带宽，频响曲线自然发生变化。
随着目前各种高速信号越来越多，信号速率越来越快，对实时示波器提出了新的要求，示波器厂商的数字示波器中也出现了一些新的技术，最显著的是示波器通过数字信号处理技术（DSP）来得到更好的性能。DSP就在数字示波器主要应用包括：
增强带宽
更快的上升时间
增益和波形校准与改善
幅度和相位的改善
光参考接收机归一化
其中泰克的第三代示波器（DPO）就是DSP技术的最好体现。合理的利用DSP可以提升示波器测试的信号保真度。
但是，DSP技术的使用会是每一个示波器的使用者产生迷惑，特别是在“带宽是否可以通过DSP可以提升”，“ 示波器的带宽是模拟带宽，和DSP技术有何关系”，“当前的示波器带宽到底是模拟带宽还是DSP带宽？” “DSP技术带来的负面效应是什么？”
在泰克最新的TDS6804B 8GHZ带宽的示波器中的模拟带宽是7GHZ，通过DSP增强后的带宽是8GHZ，为了保证每一个测试人员对这两种方式的理解，在TDS6804B中可以打开和关闭DSP的带宽增强功能。泰克将DSP增强带宽带来的优点和问题告诉每一个测试人员，帮助测试人员理解模拟带宽和DSP增强带宽的测试结果，更好的进行高速信号测试。

35． 除高斯响应示波器和平坦响应示波器之外，还有基于其它响应的示波器吗？
答：示波器前置放大器的频响特性是决定测试结果的最关键因素，它由模拟器件决定。关键在于用何种方法来获得足够的频响。

36． 以前在用TDS744,TDS745等示波器时，使用的是无源探头(如P6139A,带宽500M)。在购买了有源探头(P6237)之后, 从测试波形来看(特别是测高频信号时),两者的测试结果差异较大. 从探头参数得知, 有源探头的输入电容<1pF,而无源探头则为10pF左右. 这样看来应该是有源探头的测试结果更能反映信号真实的情况. 既然无源探头对高频信号衰减很大, 那么500M的带宽有什么意义呢?  如何根据测试情况来选择使用有源或无源探头？
答：您的P6139A探头加上泰克的500MHz示波器典型带宽值还是可以达到500MHz，但是正如您所说，其输入电容不同，这一电容将产生对于待测信号的负载效应，造成信号振铃，形状发生改变，因此这个时候使用有源探头时能反映信号的真实情况。实际上，使用探头不光要考虑带宽，所有这些因素我们在测量高频信号的时候都要考虑：
带宽/上升时间
动态范围
负载效应
接地效应
共振效应
尤其P6139A时您还要考虑地线的影响，探头上的接地线也会带来振铃，测量高频信号的时候应该尽量缩短地线的长度。
另外，您使用的P6247是有源差分探头，共模的影响也可能是一个因素。
选择无源探头主要是因为其动态范围大，比如P6139A可以测量从毫伏到几百伏的信号，而P6247只能测量＋－8.5V的信号。另外有源探头价格也是一个因素。

37． 实验时，示波器接地线后，导致MOsfet炸掉，现在将示波器都剪掉了地线。这是什么原因？
答：为保证测试中的人身安全以及获得良好的测量效果，一般示波器的所有探头的地线都与机壳连接在一起，并连接到示波器电源线的地线。因此，您在电源中测量MOSFET管波形的时候，如果其中任何一个点都不是地，就会产生问题，如下图所示。

剪断地线可以防止对MOSFET管测试中的短路问题，但是也会带来一些其它的测试问题，比如示波器机壳带电，示波器机壳分布参数对测量信号造成影响等。解决的办法是使用差分探头，比如泰克的P5205，可以测量所谓的2个测试点都不是地的差分信号。

38． 用示波器抓取数据时，发现存储的文本里只有当前屏幕的数据，且是按照resolution为时间间隔的。如何利用软件实时处理数据（matlab?），如何抓到更多数据？
答：泰克示波器采用压缩屏幕的显示风格，即屏幕显示的波形为采集下来的所有数据，配合TDS5000B的multiViewZoom功能，可以方便显示所有波形。
泰克TDS5000B，TDS6000，TDS7000B，TDS8000B系列示波器都采用完全开放的WINDOWS平台，支持当前所有的流行工具，象Matlab，LabView，VB，VC，.NET，MicroSoft Office VBA等等，可以灵活进行数据分析和处理。
这些分析工具还可以直接安装在示波器里面，构成一台集数据采集，分析，显示，处理的仪器。 单次采集更多的数据，需要示波器配备更深的存储深度，象TDS5000B系列通用示波器可以支持到16M内存。

39． 影响示波器工作速度的因素有哪些？
答：实际上任何一台示波器的原理都差不多，前端是数据采集系统，后端是计算机处理。影响速度主要有两方面，一是从前端数采到后端处理的数据传输，一般都是用PCI总线，此乃传输瓶颈, 但已有新技术可以突破；另一个是后端的处理方式，提高处理速度可以通过数据分包共享来实现。

40． 我们的应用通常会捕获2M甚至更多的数据进行分析, 且采样率通常会高达10GS/S, 但在进行参数测试和FFT等分析时总是显得很慢, 为什么？
答：处理的数据量大，速度自然会慢。要想获得大数据量的高速实时FFT分析，除非采用专用FFT处理器，但成本较高。