如何玩轉示波器
？汪進進的訣竅是掌握高保真捕獲信號的6大原則！汪進進現場演講PPT連同Bourns， Amazing
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，Sunlord等專家的演講資料都已上線，下載鏈接：0-fzl.cn/seminar/94/review 歡迎指導與互動。

安(an)防(fang)電(dian)子(zi)在(zai)測(ce)試(shi)測(ce)量(liang)方(fang)麵(mian)的(de)需(xu)求(qiu)呈(cheng)現(xian)快(kuai)速(su)增(zeng)長(chang)的(de)趨(qu)勢(shi)。大(da)的(de)安(an)防(fang)電(dian)子(zi)公(gong)司(si)，都(dou)在(zai)引(yin)進(jin)更(geng)高(gao)端(duan)的(de)測(ce)試(shi)器(qi)設(she)備(bei)。我(wo)今(jin)天(tian)分(fen)享(xiang)的(de)是(shi)每(mei)一(yi)位(wei)工(gong)程(cheng)師(shi)每(mei)一(yi)天(tian)都(dou)要(yao)使(shi)用(yong)的(de)工(gong)具(ju)示(shi)波(bo)器(qi)
，可(ke)以(yi)稱(cheng)之(zhi)為(wei)每(mei)一(yi)家(jia)公(gong)司(si)的(de)眼(yan)睛(jing)，是(shi)每(mei)一(yi)家(jia)公(gong)司(si)剛(gang)性(xing)需(xu)求(qiu)的(de)儀(yi)器(qi)

，怎(zen)麼(me)用(yong)才(cai)能(neng)用(yong)好(hao)呢(ne)？
   
其實不難，掌握高保真捕獲信號的6大原則就能行！這6大原則中，有兩條最重要
，我總結成14個字原則，前7個字是最小化量化誤差，後7個字是時刻警惕采樣率。

示波器的本質是看電壓識別時間變化的儀器，它的原理很簡單，信號通過探頭采集之後，經過放大、提高，離散化
，最後顯示給你看。橫坐標的是時間，縱坐標是電壓。這個是本質。所以我們測量的時候，要對橫縱坐標進行區別。

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第一個原則是最小化量化誤差，盡量讓波形占滿柵格，充分利用ADC範圍。
  
我們複習一下示波器的基本原理
，把模擬信號變成影響點的各個。在數字空間裏，永遠都有0和1，每一個0和1代表的電壓的大小是多少呢？通常是8位的0和1組成一個電壓。電阻裏的電源的電壓是400伏，還是低壓5毫伏，都可以進行量化。每一個0和1代表的電壓是多少呢？這個是最小有利的比特位。特殊講，就是示波器的每一個路徑，示波器乘1111111
，變成了11111110，最後一位從1變成0的跳變，代表了電壓的大小是多少呢？是取決於平時用示波級的量程。如果示波器1伏每格的時候，你0和1的跳變大約是30毫伏的變化。這個是示波器外邊的電壓的變化
，30毫伏的電壓對示波器是沒有影響的，示波器感覺不到。這個就像平時用1厘米的刻度尺來測量頭發的時候發現無法測量，這個是基本的道理。

示波器是一個帶有波形顯示的電壓表，當我們用一個萬用表來測量電壓的時候，如果測量是18毫伏的電壓，量程是200伏的檔位
，測量是0.01伏fu，就jiu是shi這zhe個ge道dao理li。所suo以yi在zai我wo們men用yong萬wan用yong表biao的de時shi候hou，我wo們men會hui下xia意yi識shi的de用yong工gong程cheng師shi的de本ben能neng把ba量liang程cheng拉la小xiao。示shi波bo角jiao也ye是shi這zhe個ge道dao理li。測ce量liang電dian壓ya的de時shi候hou，我wo們men有you正zheng選xuan波bo

，這zhe個ge是shi1/2的話
，這個放大之後就是我們說的誤差。左邊測的結果可能是100伏，右邊可能是98伏
，有時候差得會更大。

舉ju個ge例li子zi，當dang我wo們men把ba示shi波bo器qi的de探tan頭tou和he地di上shang短duan路lu的de時shi候hou，示shi波bo器qi放fang在zai全quan封feng閉bi的de環huan境jing裏li
，這zhe個ge時shi候hou示shi波bo器qi的de結jie果guo就jiu是shi理li論lun上shang的de零ling伏fu電dian路lu。這zhe個ge時shi候hou你ni測ce的de電dian壓ya，示shi波bo器qi測ce的de結jie果guo的de峰feng值zhi是shi多duo少shao，示shi波bo器qi加jia上shang探tan頭tou，探tan頭tou短duan路lu，這zhe個ge時shi候hou示shi波bo器qi的de結jie果guo是shi多duo少shao？示shi波bo器qi的de結jie果guo是shi取qu決jue於yu你ni的de設she置zhi
，可ke能neng是shi30伏，我想30伏可能很多人不相信，我剛好賣的10年的示波器
，有一次我遇到了一個客戶，他買了探頭回去之後，探頭一短路，就發現了30伏的值，老板有說要退貨，我後來花半個小時給他解釋原理，我說這個是原理問題，這個故事是經常發生的。

很多人覺得不可思議，為什麼零伏的測試信號是30伏呢？就是這個原因。因為半導體的製作工藝的原因就是這裏。當100伏/格的時候
，正常測量的範圍是800伏除以256，最終結果差不多是30。這個是高壓測量的例子。所以平時用示波器測量電源的文波的時候
，我們應該怎麼做
？如果是測量3.3伏的電流波
，永遠要把探頭在地上的帽子拔掉
，這個用短的地環。如果測1.8伏以下的電流波，紋波隻有3豪伏以下的時候怎麼做
？勇敢要把探頭拔掉。為什麼

？因為很多探頭插上去之後
，最小是1毫伏/格
，直接就變成了10毫伏/格，你的示波器的量化、噪聲，加上隨機噪聲
，遠遠的大於你的被測信號的噪聲
，測量的結果就失去意義了。所以我們講的第一個原則就是量化最小測量誤差。

我們公司的示波器有什麼特點？我們的高端的示波器上，有效的ADC的倍數可以達到7位
，到這個指標的時候，如果不再做下麵的闡述
，下麵就沒有概念，剛才講的示波器隻有7位，其實大家知道一個示波器理論上是沒有8位，對於一個20倍的示波器，可以做到5到6之間
，很難做到6位。第一代的示波器，通常做到的指標是6位，而我們可以做到7位。因為我們是高級工程師，在示波器裏麵有非常多的積累。傳統的示波器是10個G，但是實際上是由N個25兆的單個晶元的ADC合成的。我們公司花了8年的時間進入示波器的市場，我們設計出單核的芯片，達到了10個G，這個是不可思議的成就。所以我們可以實現位數是7位。

相同的情況下

，我們的示波器比傳統的示波器好一半，傳統的可能是厘米的刻度尺，我們是毫米的刻度尺。
   
dangwomenceliangyigexinhao
，zaibutongcaiyangqingkuangzhixia，caiyangdejieguowuchatebieda。caiyanglvbugou，jiushinidaikuanbugou，kandaodeshishangmiandelvbodexiaoguo
，suoyiwomenyaoshiketichucaiyanglv，duiyucaiyanglveryanfeichangzhumingrentichudedingli，zhegelaoxianshenggaosuwomen，caiyanglvshixinhaodeliangbei，cainengbaozhengnidexinhaodezhunquelv。caiyanglvjuedingbuhuoxinhaodeshijianfenbianlv，shijianfenbianlvyuegao
，keyichakandeboxingxijieyueduo，dankeyibuhuodeshijianchuangkouhuixiajiang。wodegerenjinglishiqujueyunixiangyaocaijishenmeyangdexinhao，caijidaoshenmechengdu。ruguowoceliangdeshifabo，wojiuyaokantadezhouqi，nidecaiyanglvshi6個點
，可能誤差隻有1%。我們希望我們采的信號，感興趣的細節可以采到3到5個點，最好是5個(ge)點(dian)，當(dang)然(ran)采(cai)更(geng)多(duo)點(dian)的(de)意(yi)義(yi)就(jiu)不(bu)大(da)了(le)。為(wei)什(shen)麼(me)采(cai)更(geng)多(duo)點(dian)意(yi)義(yi)不(bu)大(da)呢(ne)
？因(yin)為(wei)采(cai)樣(yang)率(lv)乘(cheng)采(cai)樣(yang)時(shi)間(jian)
，等(deng)於(yu)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)產(chan)品(pin)的(de)深(shen)度(du)
，產(chan)品(pin)太(tai)大(da)了(le)，會(hui)消(xiao)耗(hao)你(ni)很(hen)多(duo)的(de)時(shi)間(jian)，單(dan)位(wei)時(shi)間(jian)采(cai)的(de)點(dian)太(tai)多(duo)

，這(zhe)個(ge)波(bo)形(xing)時(shi)間(jian)就(jiu)太(tai)短(duan)，所(suo)以(yi)一(yi)般(ban)建(jian)議(yi)采(cai)到(dao)3到5個點。
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捕獲的第三個原則
，選擇合適得帶寬，並不是越高越好。

很多公司買示波器會考慮到未來3年的情況，我們平時用示波器的時候
，適度的限製帶寬，帶寬是示波器的第一個指標。示波器帶寬通常是指模擬帶寬。

示(shi)波(bo)器(qi)的(de)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)和(he)帶(dai)寬(kuan)是(shi)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)的(de)
，所(suo)謂(wei)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)本(ben)身(shen)的(de)指(zhi)標(biao)，表(biao)示(shi)的(de)是(shi)放(fang)大(da)器(qi)的(de)間(jian)接(jie)響(xiang)應(ying)
，就(jiu)表(biao)示(shi)我(wo)對(dui)示(shi)波(bo)器(qi)趨(qu)於(yu)一(yi)個(ge)無(wu)限(xian)小(xiao)
、無限快的上升點。理論上來講，是通過高斯的函數來推導出0.35的關係，就是帶寬等於0.35乘cheng以yi時shi間jian。因yin此ci帶dai寬kuan越yue高gao，上shang升sheng時shi間jian越yue小xiao。這zhe個ge地di方fang也ye是shi我wo們men任ren何he一yi個ge人ren參can加jia過guo示shi波bo器qi的de設she計ji都dou知zhi道dao的de數shu據ju。實shi際ji測ce量liang的de時shi間jian和he正zheng常chang的de時shi間jian會hui存cun在zai這zhe樣yang的de一yi個ge平ping方fang和he的de關guan係xi，這zhe個ge會hui產chan生sheng接jie近jin5%的de誤wu差cha。這zhe個ge是shi非fei常chang有you名ming的de公gong示shi
，這zhe個ge是shi通tong過guo高gao斯si來lai推tui導dao出chu來lai的de。問wen題ti是shi我wo們men任ren何he時shi候hou都dou要yao考kao慮lv到dao性xing價jia比bi，因yin為wei示shi波bo器qi不bu是shi理li想xiang的de儀yi器qi
，示shi波bo器qi本ben身shen

，以yi及ji示shi波bo器qi的de探tan頭tou，示shi波bo器qi本ben身shen有you一yi個ge底di照zhao，探tan頭tou是shi一yi個ge全quan照zhao
，和he空kong間jian輻fu射she耦ou合he的de方fang式shi，會hui感gan應ying很hen多duo的de噪zao聲sheng，當dang示shi波bo器qi和he探tan頭tou感gan應ying了le噪zao聲sheng信xin號hao的de能neng量liang遠yuan遠yuan大da於yu真zhen正zheng的de被bei測ce的de信xin號hao能neng量liang的de時shi候hou
，這zhe個ge時shi候hou性xing價jia比bi太tai小xiao，帶dai寬kuan越yue高gao，測ce的de結jie果guo越yue差cha。這zhe個ge就jiu是shi很hen多duo公gong司si代dai代dai相xiang傳chuan告gao訴su帶dai寬kuan要yao限xian製zhi20兆的原因。測量一個3.15G的波形信號的時候
，也是用這個
，就是這個道理。因為我們知道任何一個信號都可以分解成N次諧波的疊加。所以我們看這個N等於多少的時候
，你的帶寬可以覆蓋你信號能量的99.99%，當示波器的帶寬已經可以覆蓋99.99%的(de)時(shi)候(hou)，你(ni)非(fei)要(yao)更(geng)高(gao)的(de)帶(dai)寬(kuan)，這(zhe)個(ge)時(shi)候(hou)就(jiu)得(de)不(bu)償(chang)失(shi)了(le)。因(yin)為(wei)我(wo)說(shuo)了(le)

，當(dang)示(shi)波(bo)器(qi)本(ben)身(shen)的(de)噪(zao)聲(sheng)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)信(xin)號(hao)能(neng)量(liang)的(de)時(shi)候(hou)
，要(yao)注(zhu)意(yi)這(zhe)一(yi)點(dian)。所(suo)以(yi)帶(dai)寬(kuan)並(bing)不(bu)是(shi)越(yue)高(gao)越(yue)好(hao)。

示(shi)波(bo)器(qi)的(de)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)和(he)帶(dai)寬(kuan)是(shi)一(yi)一(yi)對(dui)應(ying)的(de)
，所(suo)謂(wei)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)上(shang)升(sheng)時(shi)間(jian)本(ben)身(shen)的(de)指(zhi)標(biao)，表(biao)示(shi)的(de)是(shi)放(fang)大(da)器(qi)的(de)間(jian)接(jie)響(xiang)應(ying)
，就(jiu)表(biao)示(shi)我(wo)對(dui)示(shi)波(bo)器(qi)趨(qu)於(yu)一(yi)個(ge)無(wu)限(xian)小(xiao)、無限快的上升點。理論上來講，是通過高斯的函數來推導出0.35的關係，就是帶寬等於0.35乘cheng以yi時shi間jian。因yin此ci帶dai寬kuan越yue高gao，上shang升sheng時shi間jian越yue小xiao。這zhe個ge地di方fang也ye是shi我wo們men任ren何he一yi個ge人ren參can加jia過guo示shi波bo器qi的de設she計ji都dou知zhi道dao的de數shu據ju。實shi際ji測ce量liang的de時shi間jian和he正zheng常chang的de時shi間jian會hui存cun在zai這zhe樣yang的de一yi個ge平ping方fang和he的de關guan係xi，這zhe個ge會hui產chan生sheng接jie近jin5%的de誤wu差cha。這zhe個ge是shi非fei常chang有you名ming的de公gong示shi，這zhe個ge是shi通tong過guo高gao斯si來lai推tui導dao出chu來lai的de。問wen題ti是shi我wo們men任ren何he時shi候hou都dou要yao考kao慮lv到dao性xing價jia比bi，因yin為wei示shi波bo器qi不bu是shi理li想xiang的de儀yi器qi

，示shi波bo器qi本ben身shen，以yi及ji示shi波bo器qi的de探tan頭tou，示shi波bo器qi本ben身shen有you一yi個ge底di照zhao，探tan頭tou是shi一yi個ge全quan照zhao，和he空kong間jian輻fu射she耦ou合he的de方fang式shi
，會hui感gan應ying很hen多duo的de噪zao聲sheng，當dang示shi波bo器qi和he探tan頭tou感gan應ying了le噪zao聲sheng信xin號hao的de能neng量liang遠yuan遠yuan大da於yu真zhen正zheng的de被bei測ce的de信xin號hao能neng量liang的de時shi候hou，這zhe個ge時shi候hou性xing價jia比bi太tai小xiao
，帶dai寬kuan越yue高gao，測ce的de結jie果guo越yue差cha。這zhe個ge就jiu是shi很hen多duo公gong司si代dai代dai相xiang傳chuan告gao訴su帶dai寬kuan要yao限xian製zhi20兆的原因。測量一個3.15G的波形信號的時候，也是用這個，就是這個道理。因為我們知道任何一個信號都可以分解成N次諧波的疊加。所以我們看這個N等於多少的時候，你的帶寬可以覆蓋你信號能量的99.99%，當示波器的帶寬已經可以覆蓋99.99%的(de)時(shi)候(hou)，你(ni)非(fei)要(yao)更(geng)高(gao)的(de)帶(dai)寬(kuan)，這(zhe)個(ge)時(shi)候(hou)就(jiu)得(de)不(bu)償(chang)失(shi)了(le)。因(yin)為(wei)我(wo)說(shuo)了(le)
，當(dang)示(shi)波(bo)器(qi)本(ben)身(shen)的(de)噪(zao)聲(sheng)遠(yuan)遠(yuan)高(gao)於(yu)信(xin)號(hao)能(neng)量(liang)的(de)時(shi)候(hou)，要(yao)注(zhu)意(yi)這(zhe)一(yi)點(dian)。所(suo)以(yi)帶(dai)寬(kuan)並(bing)不(bu)是(shi)越(yue)高(gao)越(yue)好(hao)。 
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捕獲的第四個原則
，捕獲待測信號的全貌
，保證捕獲信號的時間長度包含完整頻率成分。

示波器的使用經過半個小時到一個小時的培訓，可以少走彎路。我們過去幾年測試的結果都是7、8微伏。過去怎麼測都沒有意義
，都是錯的，如果量程打到15億秒/格，這個就是測量的現狀。如果你的采樣率沒有打到250MS/S以上，這個時候結果也會偏小。所以測量紋波的時候，要保證打到250MS/S。為了你把電源紋波整體測出來
，要看整個電源完整的包，這個是一個100赫茲的波

，因為有220伏的交流電經過整流之後的波。所以220伏交流的變化，使閉環控製來源在前端不能完全遇到。如果是220伏變成400伏，整個的包看起來都不明顯。但是零散而言，應該把完整的包看清楚。     
 

捕獲的第五個原則，我們要盡可能減少探頭的影響

，主要是減少地線環路，同時要考慮到探頭的負載效應。
   
示(shi)波(bo)器(qi)沒(mei)有(you)用(yong)好(hao)
，很(hen)多(duo)時(shi)候(hou)都(dou)是(shi)因(yin)為(wei)探(tan)頭(tou)的(de)影(ying)響(xiang)。探(tan)頭(tou)裏(li)麵(mian)的(de)故(gu)事(shi)是(shi)非(fei)常(chang)多(duo)了(le)，可(ke)以(yi)講(jiang)三(san)個(ge)小(xiao)時(shi)。因(yin)為(wei)時(shi)間(jian)的(de)關(guan)係(xi)就(jiu)不(bu)細(xi)說(shuo)了(le)。我(wo)想(xiang)說(shuo)的(de)一(yi)個(ge)觀(guan)點(dian)是(shi)任(ren)何(he)一(yi)個(ge)測(ce)量(liang)的(de)本(ben)質(zhi)都(dou)是(shi)差(cha)度(du)測(ce)量(liang)，這(zhe)個(ge)觀(guan)點(dian)大(da)家(jia)都(dou)要(yao)記(ji)住(zhu)
，哪(na)怕(pa)你(ni)拿(na)出(chu)一(yi)個(ge)無(wu)源(yuan)探(tan)頭(tou)，這(zhe)個(ge)地(di)還(hai)是(shi)這(zhe)個(ge)地(di)
，這(zhe)個(ge)地(di)隻(zhi)是(shi)我(wo)對(dui)探(tan)頭(tou)分(fen)壓(ya)的(de)參(can)考(kao)電(dian)。

其實把示波器遞減掉，隻是把示波器參考點放在你的機殼，示波器的電源有一個外電源，這個外電源是兩個電源串聯，中間接到220伏fu的de

，地di減jian之zhi後hou，示shi波bo器qi本ben身shen不bu是shi這zhe個ge概gai念nian的de地di。但dan是shi很hen多duo時shi候hou因yin為wei示shi波bo器qi真zhen正zheng介jie入ru到dao插cha座zuo上shang的de地di，不bu是shi概gai念nian上shang的de地di，很hen多duo時shi候hou再zai做zuo一yi個ge接jie口kou會hui更geng好hao。任ren何he的de測ce量liang都dou是shi差cha度du測ce量liang。因yin此ci我wo們men要yao記ji住zhu
，所suo有you問wen題ti都dou是shi線xian纜lan的de問wen題ti。探tan頭tou的de問wen題ti解jie決jue幾ji個ge問wen題ti
，第di一yi個ge是shi傳chuan導dao，第di二er個ge是shi輻fu射she，這zhe個ge是shi所suo有you問wen題ti的de本ben質zhi。我wo們men在zai使shi用yong的de時shi候hou，要yao盡jin可ke能neng的de減jian少shao地di環huan的de地di，第di二er個ge是shi盡jin可ke能neng讓rang探tan頭tou遠yuan離li輻fu射she源yuan和he幹gan擾rao源yuan。還hai有you一yi點dian
，我wo們men知zhi道dao任ren何he一yi個ge探tan頭tou，我wo們men希xi望wang輸shu出chu電dian源yuan越yue小xiao越yue好hao，但dan是shi找zhao不bu到dao這zhe樣yang的de探tan頭tou，一yi個ge探tan頭tou可ke以yi達da到dao10zhaooumu，danshijiaoyizhiliangfeichangduo，celiangjieguofeichangda
，yinweihuibadianlulakuan。yinweitantoubenzhishangshinidetantoudedengxiaodianlu
，binglianzaidianlushangmian，huixishoudian，dakuadianlu。dajiayaozhuyizhegeyingxiang。

捕獲的第六個原則，利用測量統計功能，波形去噪算法。波形特別捕獲模式：適應應用，要注意其優缺點。