带你了解示波器波形粗细属性

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【导读】示波器波形展示了真实的电子信号。在评估示波器性能时，可以考察它显示与目标信号形状相同的波形的能力。假设示波器具备足够的基本技术指标-例如带宽、采样率和等频率响应，示波器应当显示粗波...

示波器波形展示了真实的电子信号。在评估示波器性能时，可以考察它显示与目标信号形状相同的波形的能力。假设示波器具备足够的基本技术指标-例如带宽、采样率和等频率响应，示波器应当显示粗波形还是细波形更好一些？这个问题的答案与大部分工程学问题一样：“视具体情况而定”。

小编现在带大家研究一下示波器和信号的属性，这些属性有助于用户确定是粗波形还是细波形。两个关键属性可使用户了解他们的示波器显示目标信号的能力，分别是更新速率和噪声。

更新速率对波形粗细的影响

让我们看一个简单示例。图1的上半部分显示了两款知名厂商生产的带宽相等的示波器，示波器持续运行并与完全相同的10MHz正弦波连接。其中一款示波器显示了较粗的波形，另一款显示了较细的波形。这会导致测量值的不同。哪一种更加精确？两款示波器的Zda区别之一就是更新速率。使用相同的设置，其中一款示波器的更新速率为每秒钟100万个波形，比另一款示波器的更新速率快16000倍。

这一点对波形有何影响？图1的下半部分显示了当开启无限余辉时，连接同一个信号的两款示波器会如何显示。两款示波器都会构建更长持续时间的图像。10秒钟后，示波器显示了相同的波形形状与波形粗细。在这种情况下，数据速率更高的初始示波器能够显示更粗的波形，更清晰地表现每个示波器的显示内容。通过开启无限余辉，我们能够快速进行评估。

上图两款具有同等带宽和近似噪声的示波器连接到同一个信号。两款示波器的噪声类似。上面截图显示了TekDPO5104A，它具有极窄的波形，提供更多细节。AgilentDSOX4104A显示的波形较宽。为什么有这种区别？原因在于更新速率。两款示波器连接到同一个信号，采用相同的设置

开启无限余辉并等待10秒。两款示波器显示同样粗细的波形。安捷伦示波器的更新速率为100万个波形/秒，而Tek示波器在常规模式下的更新速率仅为60个波形/秒。波形粗细与示波器向初始信号中添加的噪声数量有关。

示波器噪声对波形粗细的影响

示波器测量的精度如何？通常从水平时基的角度看，示波器的测量精度极高，但从垂直时基的角度上看，精度就会显著降低。原因是什么？一个主要原因是噪声对测量带来的干扰。示波器生成的内部噪声与被测信号耦合，由此造成信号卷积，噪声在连续样本中进行数字化、存储、处理和显示。示波器的模数转换器无法区分由示波器产生的噪声和由实际目标信号产生的噪声。但是，您可以运行一个简单的测试，以确定您的示波器对信号添加了多少噪声。采取特定的设置组合，快速确定您的示波器将会产生多少噪声，并对两款示波器进行简单对比。　

上图更新速率相同的两款示波器连接到同一个信号。两者所显示的波形粗细大为不同。原因何在？4GHz示波器的噪声高于500MHz示波器。粗细不同的原因在于噪声。

上图显示了两款示波器正在查看同一个10MHz正弦波。其中一个示波器显示了更粗的波形。根据前文的示例，示波器是否因为具备更快的更新速率才能显示更粗的波形？答案是否定的。两款示波器在开启无限余辉时具备相同的更新速率，其中一款示波器仍将显示更粗的波形，而另一款则是显示较细波形。区别在于，其中一款示波器的噪声远远高于另一款示波器，噪声差值会生成更宽的信号。其它的噪声源包括位于测试设置中的有源和无源探头。有源探头一般使用示波器通道中的50?信号路径，这些路径的噪声低于1M?信号路径。

如何快速了解某个示波器会产生多少噪声？大部分示波器厂商会对特定型号进行噪声表征，并在产品技术资料中包含这些数值。如果厂商未提供，您可以主动申请或自行查找。几秒钟即可完成测量。

断开所有输入端与示波器前端的连接，将示波器设在50?输入路径。您还可以在1M?路径上测试。启用适量的采集存储器，100Kpts至1Mpts就足够了。示波器启用无限余辉，测量波形的高度。波形越粗，示波器产生的内部噪声就越多。示波器在每个垂直设置中具有独特的噪声质量。您能够通过观察波形粗细查看噪声，还能借助电压AC真有效值测量来量化噪声，以进行更多的分析。把垂直设置更改为更容易敏感的数值100mV至10mv/格，您就能够看到噪声按照全量程垂直数值的百分比增长，如下图所示。

上图快速表征示波器的噪声。断开所有输入端。针对每个垂直设置中的通道进行VrmsAC测量。如果初始信号过窄，那么示波器就会降低噪声并显示较窄波形，可生成更好的视图和测量结果。更改您的示波器设置以降低带宽，由此消除了可导致信号过窄的宽带噪声。示波器厂商采取各种方法降低示波器固有噪声，例如求平均值、高分辨率模式、带宽限制。噪声缓解设置非常适合那些具有低噪声的示波器。

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2004-10-14 09:23:03

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