前言
數(shù)字
示波器因具有波形觸發(fā)、存儲(chǔ)、顯示、測(cè)量、波形數(shù)據(jù)分析處理等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)其使用日益普及。由于數(shù)字示波器與模擬示波器之間存在較大的性能差異如果使用不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差從而影響測(cè)試任務(wù)。
區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬
帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一。模擬示波器的帶寬是一個(gè)固定的值而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種。數(shù)字示波器對(duì)重復(fù)信號(hào)采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)所能達(dá)到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬=最高數(shù)字化速率/K）一般并不作為一項(xiàng)指標(biāo)直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號(hào)的測(cè)量而數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬則同時(shí)適合重復(fù)信號(hào)和單次信號(hào)的測(cè)量。廠家聲稱示波器的帶寬能達(dá)到多少兆實(shí)際上指的是模擬帶寬數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬是要低于這個(gè)值的。例如說TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz實(shí)際上是指其模擬帶寬為500MHz而最高數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬只能達(dá)到400MHz遠(yuǎn)低于模擬帶寬。所以在測(cè)量單次信號(hào)時(shí)一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬否則會(huì)給測(cè)量帶來意想不到的誤差。
有關(guān)采樣速率
采樣速率也稱為數(shù)字化速率是指單位時(shí)間內(nèi)對(duì)模擬輸入信號(hào)的采樣次數(shù)常以MS/s表示。采樣速率是數(shù)字示波器的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
1.如果采樣速率不夠容易出現(xiàn)混迭現(xiàn)象
如果示波器的輸人信號(hào)為一個(gè)100KHz的正弦信號(hào)示波器顯示的信號(hào)頻率卻是50KHz這是怎么回事呢？這是因?yàn)槭静ㄆ鞯牟蓸铀俾侍a(chǎn)生了混迭現(xiàn)象。混迭就是屏幕上顯示的波形頻率低于信號(hào)的實(shí)際頻率或者即使示波器上的觸發(fā)指示燈已經(jīng)亮了而顯示的波形仍不穩(wěn)定。混迭的產(chǎn)生如圖1所示。那么對(duì)于一個(gè)未知頻率的波形如何判斷所顯示的波形是否已經(jīng)產(chǎn)生混迭呢？可以通過慢慢改變掃速t/div到較快的時(shí)基檔看波形的頻率參數(shù)是否急劇改變?nèi)绻钦f明波形混迭已經(jīng)發(fā)生；或者晃動(dòng)的波形在某個(gè)較快的時(shí)基檔穩(wěn)定下來也說明波形混迭已經(jīng)發(fā)生。根據(jù)奈奎斯特定理采樣速率至少高于信號(hào)高頻成分的2倍才不會(huì)發(fā)生混迭如一個(gè)500MHz的信號(hào)至少需要1GS/s的采樣速率。有如下幾種方法可以簡(jiǎn)單地防止混迭發(fā)生：
·調(diào)整掃速；
·采用自動(dòng)設(shè)置（Autoset）；
·試著將收集方式切換到包絡(luò)方式或峰值檢測(cè)方式因?yàn)榘j(luò)方式是在多個(gè)收集記錄中尋找極值而峰值檢測(cè)方式則是在單個(gè)收集記錄中尋找最大最小值這兩種方法都能檢測(cè)到較快的信號(hào)變化。
·如果示波器有Insta Vu采集方式可以選用因?yàn)檫@種方式采集波形速度快用這種方法顯示的波形類似于用模擬示波器顯示的波形。
2.采樣速率與t/div的關(guān)系
每臺(tái)數(shù)字示波器的最大采樣速率是一個(gè)定值。但是在任意一個(gè)掃描時(shí)間t/div采樣速率fs由下式給出：
fs=N/(t/div) N為每格采樣點(diǎn)
當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)N為一定值時(shí)fs與t/div成反比掃速越大采樣速率越低。下面是TDS520B的一組掃速與采樣速率的數(shù)據(jù)：
表1掃速與采樣速率
t/div（ns）1252550100200fs（GS/s）502510210.50.25
綜上所述使用數(shù)字示波器時(shí)為了避免混迭掃速檔最好置于掃速較快的位置。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺掃速檔則最好置于主掃速較慢的位置。
數(shù)字示波器的上升時(shí)間
在模擬示波器中上升時(shí)間是示波器的一項(xiàng)極其重要的指標(biāo)。而在數(shù)字示波器中上升時(shí)間甚至都不作為指標(biāo)明確給出。由于數(shù)字示波器測(cè)量方法的原因以致于自動(dòng)測(cè)量出的上升時(shí)間不僅與采樣點(diǎn)的位置相關(guān)如圖2中a表示上升沿恰好落在兩采樣點(diǎn)中間這時(shí)上升時(shí)間為數(shù)字化間隔的0.8倍。圖2中的b的上升沿的中部有一采樣點(diǎn)則同樣的波形，
時(shí)代覆層測(cè)厚儀上升時(shí)間為數(shù)字化間隔的1.6倍。另外上升時(shí)間還與掃速有關(guān)，下面是TDS520B測(cè)量同一波形時(shí)的一組掃速與上升時(shí)間的數(shù)據(jù)：
表2掃速與上升時(shí)間
t/div（ms）502010521tr(μs)800320160803216
由上面這組數(shù)據(jù)可以看出雖然波形的上升時(shí)間是一個(gè)定值而用數(shù)字示波器測(cè)量出來的結(jié)果卻因?yàn)閽咚俨煌嗖钌踹h(yuǎn)。模擬示波器的上升時(shí)間與掃速無關(guān)而數(shù)字示波器的上升時(shí)間不僅與掃速有關(guān)還與采樣點(diǎn)的位置有關(guān)使用數(shù)字示波器時(shí)我們不能象用模擬示波器那樣根據(jù)測(cè)出的時(shí)間來反推出信號(hào)的上升時(shí)間。
