示波器基础知识100问（上）

　　17． 使用一台标称100MHz 的DSO 示波器，测量一个高频开关幅值400V，f=50M，示波器如何描绘出它的波形和上升时间？

　　答：① 示波器的带宽是以正弦波幅度衰减－3dB 点为带宽定义的。

　　② 数字示波器中对于波形和上升时间的描绘都是通过实时采样电路和高速 A/D 变换器 获得波形数据，再通过插值运算得到的。

　　③ 在泰克的示波器中，有实时的处理电路完成所谓的正弦内插功能，在信号采集电路 部分完成。当然，很多示波器也是通过示波器的主处理器进行数学运算完成的，这个时候会 花比较多的时间。

　　④ 对于您测量的信号，恐怕使用 100MHz 的示波器是无法进行。50MHz 的方波，理论 上应该使用 450MHz 以上的示波器才能将信号中最重要的 9 次以下谐波准确重新，从而保 证波形不失真。更何况，您恐怕还要考虑信号上升时间的问题，理论上，示波器的上升时间 应该比信号快 5 倍以上。

　　⑤ 探头也一样，由于普通探头在测量高压的时候会产生高频失真的效应，您应该采用 特别的差分探头或者高压探头比如，泰克的 P5205，P5100 进行测量。

　　18． 如何在模拟电路用好数字示波器，比如测音频放大器的小信号，电源的杂波等？

　　答：要注意的问题有：

　　① 示波器的接地问题，示波器的机壳和探头的参考地线都是连接地线的，因此良好的 接地是测量干扰的首要条件。

　　② 示波器参考地线引入的干扰问题，由于普通探头通常都有一段接地线，会与待测点 构成一个类似环形天线的干扰路径，引入 比较大的干扰，因此要尽量减少这一干扰，可以采用的方法是将探头帽拿掉，不使用探头上 引出的地线，而直接使用探头尖端和 探头内的地点接触待测点进行测量。

　　③ 使用差分测量的方法，消除共模噪声。泰克提供一系列的差分探头，比如专门针对 小信号的 ADA400A 可以测量到几百微伏，用于高速 信号测量的 P7350 提供高达 5GHz 的带宽。

　　④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集（Hi-Res）的信号捕获模式，可以过滤信 号上叠加的随机噪声。

　　19． 在测量离板信号线的传导骚扰时，发现在两个特定频点（一个是 659K 另一个是 1.977K）上由两个很大的噪声信号。初步分析是由于板上的开关电源芯片引起的，如何使用示波器测量这样的噪声信号？

　　答：示波器可以测试噪声信号有几个考虑的因素： ① 被测信号的幅度，是否为小信号， 示波器配合探头可以测试 uA 级的信号 ② 被测信号的频率。 ③ 探头的连接方式不当会产生噪声，影响测试结果。

　　20． 在用泰克的示波器时，如何理解Holdoff 这个参数？

　　答：Holdoff（触发释抑）的含义是暂时将示波器的触发电路封闭一段时间（即释抑时间）， 在这段时间内，即使有满足触发条件的信号波形点示波器也不会触发。在数字示波器中也会 用百分比来表示，意义是整个记录长度或者整个屏幕的百分比。

　　示波器的触发部分的作用就是稳定的显示波形，触发释抑也是为了稳定显示波形而设置的功 能。主要针对大周期重复而在大周期内有很多满足触发条件的不重复的波形点而专门设置 的。比如图中所示，图中红色的点都可以满足触发条件，如果不用释抑功能，触发点将不固 定，造成显示不稳定，使用触发释抑后，每次都在同一个点触发，因此可以稳定显示。 此外，对于调幅信号等也一样要使用触发释抑。

　　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 Vertical scale （ 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，像 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。