數(shù)字示波器百問（六）

51． PCB板上的高速信號特征：156.25MHZ差分時鐘信號，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps，jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps),skew(+ vs.-)<20ps，請問需要多高帶寬的示波器才能精確測量？測量誤差可達多少？

答：對于156.25MHz 差分時鐘信號，Rise/Fall Time(20%～80％)<100ps ，若您想精確測試該上升時間，如3%的測試精度，0.4/100ps *1.4 = 5.6GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)，若10%精度可接受，0.4/100ps*1.2 = 4.8GHz 帶寬示波器及其探頭系統(tǒng)。注意若您使用差分探頭，您要確保，從被測點算起，整個示波器的帶寬是5.6GHz, 幸運的是目前安捷倫推出了7GHz帶寬的差分探頭。同時，54855A本身的上升時間指標實測是65ps , 說明書上給出72ps的指標。jitter tolerance(p-p<30ps,RMS<2ps) , 要精確測量抖動指標，要求示波器本身的抖動指標要更高，54855A本身的觸發(fā)抖動指標是1ps RMS ,比業(yè)界同類產(chǎn)品好7倍，另一相關(guān)指標是Delta Time meas. Accuracy (peak) 是± [ (7.0 ps) + (1 x ppm * |reading|) ]，好過同類產(chǎn)品2倍以上，這和它真正使用20GSa/s的A/D有關(guān)，它消除了使用多個(10GSa/s A/D 或 5GSa/s A/D) 拼湊成一個20GSa/s所帶來的誤差。

答：毛刺/脈寬觸發(fā)一般有兩種典型應(yīng)用場合，一是同步電路行為，如利用它來同步串行信號，或?qū)τ诟蓴_非常嚴重的應(yīng)用，無法用邊沿觸發(fā)正確同步信號，脈寬觸發(fā)就是一個選擇；另一是用來發(fā)現(xiàn)信號中的異?，F(xiàn)象，如因干擾或競爭引起的窄毛刺，由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn)，必須用毛刺觸發(fā)來捕獲(另一種方法是峰值檢測方式，但峰值檢測的方法有可能受其最大采樣率的限制，同時，一般是能看，不能測)。若被測對象的脈沖寬度是50ns，而且該信號沒有任何問題，也就是說，沒有因干擾，競爭等問題引起的信號畸變或更窄的，用邊沿觸發(fā)就可同步該信號，無需使用毛刺觸發(fā)。有不少用戶將脈寬觸發(fā)設(shè)置為10ns ~ 30ns，幸運的是，5462x和5464x是業(yè)界難得的能完成該操作的儀器。若想驗證該10MHz方波中有無異常脈沖，包括比50ns窄很多的脈沖，就會用到脈寬或毛刺觸發(fā), 也就有可能會用到5ns的設(shè)置。

53．一、優(yōu)利德數(shù)字示波器有沒有DPO功能？

答：DPO是一個專用名詞，只有一個示波器公司使用該名詞，安捷倫對應(yīng)的功能叫MegaVision，和DPO相同之處是：①可以直接信號中的異常現(xiàn)象。②波形捕獲率遠高于普通數(shù)字存儲示波器。不同之處：①發(fā)現(xiàn)異常信號后，MegaVision可對該異常直接放大并觀察信號細節(jié)。②MegaVision示波器的實時采樣率突破1.25GSa/s極限，可達2GSa/s(如5464xA/D示波器)甚至更高。③MegaVision示波器是為需要深存儲的應(yīng)用場合優(yōu)化的，當示波器存儲深度>10K,甚至100K, 2M時，其波形刷新率是業(yè)界及其領(lǐng)先的。

54．如果依據(jù)信號上升時間確定了帶寬后，按照該帶寬確定采樣率的原則僅僅是為了實現(xiàn)無采樣混疊誤差嗎？

答：確定帶寬后再確定采樣率，業(yè)界的一些公式，的確確定采樣率的原則是為了實現(xiàn)無采樣混疊誤差，但它是泛泛的評估說法，具體還要看您被測對象的特征，因為最高的指標往往是在特定條件下給出的，未必滿足您的測試應(yīng)用。

55． 示波器如何顯示兩個采樣點之間的波形？

答：示波器的顯示方式有多種：點顯示、正弦內(nèi)插顯示、直線連接顯示；示波器的缺省顯示方式通常為矢量連接顯示方式，有的示波器僅支持直線連接方式；無論是直線連接還是正弦內(nèi)插，在兩個實際采樣點之間提供的信息都不是實際采集的，由于直線連接方式可能會導致顯示出現(xiàn)突變，如在一正弦波的波峰采集一個點，兩邊的波谷各采集一點，會顯示出三角波，而用正弦內(nèi)插顯示出來仍是正弦波，所以，有些應(yīng)用文章中的說法是：采用直線連接，對采樣率的要求更高，如10倍的關(guān)系(以真實再現(xiàn)波形)；采用正弦內(nèi)插，對采樣率要求稍低以下，也有文章說，2.5倍就可以，工程上一般說4倍以上，也有5倍，6倍的說法。

56． 在實際工作中，當碰到突發(fā)的毛刺信號，如何捕捉和測試？

答：比如我們在進行時鐘測試時，經(jīng)常會碰到偶發(fā)毛刺信號，該信號將會對我們的電路產(chǎn)生誤動作，因此捕獲該信號成為測試的關(guān)鍵，由于事先我們無法判斷該毛刺為正還是為負，因此我們須先利用UTD2062CEL示波器的數(shù)字熒光功能即快速波形捕獲模式結(jié)合無限余輝查看毛刺特征，然后利用示波器的高級觸發(fā)功能——脈寬觸發(fā)依照信號特征，如：小于正常時鐘脈沖寬度觸發(fā)。

57．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？

答：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(shù))能夠捕捉到您需要的信號細節(jié)。業(yè)界有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗公式，但基本上都是針對示波器帶寬得出的，實際應(yīng)用中，最好不用示波器測相同頻率的信號。若您在選型，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(jié)。若您正在使用示波器，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(fā)現(xiàn)波形有變化（如某些幅值），采樣率就不夠，否則無礙。也可用點顯示來分析，采樣率是否夠用。

58． 100MHz的模擬示波器可以較清楚看到寄生波形，而100MHz的數(shù)字示波器卻看不到（僅能看到波形加粗）？

答：此現(xiàn)象和示波器顯示有關(guān)，模擬示波器上看到的跡線一般較細，它通過垂直偏轉(zhuǎn)器直接將電壓打到屏幕上，而且掃描速率和波形刷新率都很快。數(shù)字示波器是通過A/D將波形電壓量化，存到內(nèi)存中，處理之后再顯示，數(shù)字示波器屏幕的顯示分辨率是有限的，通常為640點或1000點，若您將示波器的存儲深度(記錄長度)設(shè)置成10K或2M, 這意味著，要讓內(nèi)存中10K或2M點的信息量通過640個點或1000個點來反映，無論算法有多好，都會帶來一定的顯示誤差，波形加粗的程度和存儲深度是相關(guān)的，這些問題是數(shù)字示波器特有的問題，另外數(shù)字示波器缺省顯示方式為矢量顯示方式，即會在兩個采樣點之間以線性算法，或正弦內(nèi)插算法插入一些點，模擬示波器沒有這些問題。您可試著將示波器記錄長度改為500點，并將矢量顯示改為點顯示，觀察數(shù)字示波器每次采樣實際得到的數(shù)據(jù)，調(diào)整時基，可以清楚得看到這些點，即使使用矢量顯示，線會變細些。僅從儀器角度出發(fā)，另外測量小信號，使用1:1得探頭得結(jié)果，可能會比10:1探頭更好些。另外，模擬示波器沒有采樣率得概念，只有掃描速率概念，使用數(shù)字示波器，采樣率很多時候需考慮。

59．數(shù)字示波器一般提供在線顯示均方根值，它的精度一般是多少？

答：示波器的幅值測量精度，很多人用A/D位數(shù)來衡量，實際上，隨著您所用的示波器帶寬，實際的采樣率設(shè)置等，會有變化，若帶寬不夠，本身帶來的幅值測量誤差就很大，若帶寬夠了，采樣設(shè)置很高，實際的幅值測量精度就不如采樣率低的時候的精度(您有時可參考示波器的用戶手冊，它可能會給出不同采樣率下，示波器的A/D實際有效位數(shù));總的來講，示波器測量幅值，包括均方根值的精度往往不如萬用表，同樣，測量頻率，它不如頻率計數(shù)器。

60．模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細部時，那個更有優(yōu)勢（例如：在過零點和峰值時，觀察1%以下的寄生波形）？

答：觀察1%以下的寄生波形，無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器，觀察其精度都不是很好，模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高，如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是+/-3%, 并不比數(shù)字示波器(通常為1~2%精度)更具優(yōu)勢，而且對細節(jié)，數(shù)字示波器的自動測量功能比模擬示波器的人工測量更精確