测试测量关键基础之示波器（一）

一、示波器不可不知的问题

　　Q1: 在高速串行测试时，对测试所需示波器有什么样的要求?哪几个指标是最关键的?

　　A: 基本来说对带宽和采样率要满足串行信号的要求，接下来就需要考察是否是差分信号，以及示波器对串行测试的分析功能，比如说码型的触发和解码等等。

　　Q2: 在测量高速数字信号时，示波器的带宽是不是一定要是信号频率的5倍以上?为什么?

　　A: 选择示波器的带宽，一般是被测信号的速率的2.5倍或信号最高频率的5倍，这样可以看到高速信号的5次谐波。

　　Q3: 测试时的带宽是如何影响测试结果?对测试仪器的带宽有何要求?

　　A: 首先，带宽不足会损失掉信号的高频谐波分量，导致时间和幅度测试的不准确。然而即使带宽相同的示波器会表现出不同的上升时间，对应用来说，测量上升沿上发生的错误非常关键，另外在数据信号中，对眼图的张开度影响也很大。正因如此，上升时间指标对在时域中执行测量的设备(示波器)非常重要。

　　Q4: 带宽是否越高越好?

　　A: 前面提到，目前广泛使用的电路板、连接器、电缆和集成模块的上升时间非常有限，以至于高速信号经过传输之后高频分量损耗严重。许多新的第三代标准(USB3.0, PCIE Gen3, 10G-KR)已经考虑到这一点，要求的带宽比以前低得多。当然，也有一些例外情况，要求更高的带宽。比如100G以太网方案，它采用复杂的调制技术(DP-QPSK)，要求四个模拟输入及超过20 GHz的带宽进行分析。鉴于这些应用，泰克已经宣布，其带宽超过30GHz的示波器将于今年下半年晚些时候推出。

　　Q5: 怎样才能提高测试仪器的灵敏度呢?

　　A: 选择合适的带宽，带宽过大会增加噪声，在垂直设置上，尽可能让信号填满屏幕，好充分利用示波器的AD位数，可以采用波形平均，合适的探头的带宽，选择高分辨率 (Hi-res) 采集模式等等。

　　Q6: 在对系统设计进行调试时，确认异常现象并在短时间内弄清电路的运行条件，如何增加捕捉异常现象的机会?

　　A: 使用DPX技术，并打开无限余辉，几秒钟就可以看到平时可能数小时看不到的异常信号。该性能提高了见证数字系统中出现的瞬态事件的几率，这些瞬态事件包括短脉冲、毛刺和转换误差等。

二、如何操作无使用说明书的示波器

　　示波器的型号多种多样，其中无使用说明书的示波器占很大比例，这对于初次使用示波器的初学者十分不便。本文根据实践经验，就如何操作无使用说明书的示波器作简单介绍，希望能给初学者带来帮助。

　　一、常见示波器面板功能键、钮的标示及作用

　　1.Power(电源开关)：接通或关断整机输入电源。

　　2.FOCUS(聚焦)和ASTIG(辅助聚焦)：常为套轴电位器，用于调整波形的清晰度。

　　3.ROTATION(扫描轨迹旋转控制)：调整此旋钮可以使光迹和座标水平线平行。

　　4.ILLUM(坐标刻度照明)：用于照亮内刻度坐标。

　　5.A/B INTEN(A/B亮度控制)：通常为套轴电位器，作用是调节A和B扫描光迹的亮度。

　　6.CAL 0.5Vp-p(校正信号输出)：提供0.5Vp-p且从0电平开始的正向方波电压，用于校正示波器。

　　7.VOLTS/div(电压量程选择)：通常电压量程和幅度微调为套轴电位器，外调节旋钮是电压量程选择，转动此旋钮以改变电压量程;中间带开关的电位器为电压量程微调，顺时针旋到底为校正位置，逆时针调节，波形幅度，变化范围在电压/格两档之间。

　　8.CH1和CH2(输入信号插座)：为示波器提供输入信号。

　　9.AC GND DC(输入耦合开关)：用于选择输入信号的耦合方式。

　　10.GRIG SEL(内同步选择)：按下此键，以CH1和CH2分别作为内同步信号源。

　　11.CH POL(信号倒相)：按下此键，输入信号倒相180°。

　　12.VERTICAL MODE(垂直工作方式选择)：分别按下CH1、CH2、ALT、COHP、ADD、X-Y键，屏幕显示依次为CH1、CH2、CH1和CH2交替、CH1和CH2断续、CH1和CH2代数和、CH1垂直/CH2水平等方式。

　　13.POSITION(位移调节)：调节CH1和CH2输入信号0电平在屏幕的起始位置。

　　14.UNCAL(不校正指示)：当CH1和CH2电压量程微调不在校正位置时，对应的不校正指示灯点亮。

　　15.TIME(扫描时间调整)：外旋钮调节A扫描速度，内旋钮调节B扫描速度。

　　16.B.VAR、TRACE SEP(B扫描微调和A/B扫描轨迹分离)：一般情况下，涂有红色的旋钮为B扫描微调，提供连续可变的非校正B扫描速度。

　　17.DELAY TIME(扫描延迟时间调节)：选择A和B扫描启动之间的延迟时间。

　　18.POSITION(水平位移控制)：使显示波形作水平位移。

　　19.SWEEP MODE(触发同步方式)：其中AUTO为自动触发、NORM为常态触发、HF为高频触发、SINGLE为单扫描触发。

　　20.LEVEL HOLD OFF(电平和释抑调节)：是电平调节触发同步后，使信号同步稳定的辅助调节器。

　　21.TRIGD(触发同步状态指示)：一旦扫描电路被触发同步后 ，指示灯点亮。

　　22.SLOPE(斜率开关)：选择触发信号的斜率，开关置"+"时，扫描以触发信号的正斜率触发;开关置"-"时，扫描以触发信号的负向斜率触发。

　　23.COUPLING(触发耦合开关)：决定扫描触发源的耦合方式。AC为交流耦合、DC为直流耦合、TV为电视场/行同步耦合、HFREJ为同步耦合。

　　24.SOURCE(触发源选择开关)：INT为CH1或CH2输入信号触发、LINE为市电内电源触发、EXT为外输入信号触发。

　　二、一般使用方法

　　1.获得基线：

　　使用无使用说明书的示波器时，首先应调出一条很细的清晰水平基线，然后用探头进行测量，步骤如下。

　　(1)预置面板各开关、旋钮。 亮度置适中位置，聚焦和辅助聚焦置适中位置，垂直输入耦合置"AC"，垂直电压量程选择置适当档位(如"5mV/div")，垂直工作方式选择置"CH1"，垂直灵敏度微调校正置"CAL"，垂直通道同步源选择置中间位置，垂直位置置中间，A和B扫描时间均置适当档位(如"0.5ms/div")，A扫描时间微调置校准位置"CAL"，水平位移置中间，扫描工作方式置"A"，触发同步方式置"AUTO"，斜率开关置"+"，触发耦合开关置"AC"，触发源选择置"INT"。

　　(2)按下电源开关，电源指示灯亮。

　　(3)调节A亮度聚焦等有关控制旋钮，可出现纤细明亮的扫描基线，调节基线使其位置于屏幕中间与水平坐标刻度基本重合。

　　(4)调节轨迹旋转控制使基线与水平坐标平行。

　　2.显示信号;

　　一般示波器均有0.5Vp-p标准方波信号输出口，调妥基线后，即可将探头接入此插口，此时屏幕应显示一串方波信号，调节电压量程和扫描时间旋钮，方波的幅度和宽度应有变化，至此说明该示波器基本调整完毕，可以投入使用。

　　3.测量信号：

　　将测试线接入CH1或CH2输入插座，测试探头触及测试点，即可在示波器上观察波形。如果波形幅度太大或太小，可调整电压量程旋钮;如果波形周期显示不合适，可调整扫描速度旋钮。