簡要描述：

如果您選擇的示波器不具備合適的技術指標，那么在測試設計時會錯過某些重要細節，致使您付出高昂的代價，例如重新設計、開發進度延誤，甚至是產品出現故障。在選擇示波器時了解自己想要什么樣的性能，可以確保您進行高精度的測試，并得到值得信賴的測量結果。

1、關鍵技術指標：帶寬

在使用示波器時，您希望它能準確捕獲信號的真正上升沿。這一功能主要由帶寬實現。只有擁有足夠的帶寬，才能準確捕獲信號。如果帶寬不足，您會錯過關鍵的信號細節，結果做出錯誤的設計假設案。

工程師們通常認為測量 100 MHz 信號只需要 100 MHz 帶寬，但事實并非如此。關于帶寬，我們的建議是：

• 選擇的示波器帶寬要比器件中的最快頻率或時鐘速率高 5 倍

大多數帶寬為 1 GHz 及以下的示波器都有高斯頻率響應，如圖 2 所示。這是一種低通頻率響應，在較高頻率下會發生衰減。

圖 2 中的 fBW 點為儀器帶寬，也稱為 -3 dB 點。-3 dB 點指的是信號開始衰減 -3 dB 的頻率點，換言之，此時您可以在測量結果中看到 -30% 的幅度誤差。

例如，您將一個 1 Vpp、20 MHz 信號輸入到 100 MHz 示波器中。您在示波器屏幕上看到的峰峰值測量結果應當為 1 Vpp。然而，如果您將該信號的頻率提高到 100 MHz，并使用同一臺 100 MHz 示波器來測量，那么現在看到的 1 Vpp 信號的測量結果為 0.7 Vpp。這是因為您達到了示波器的最大帶寬，該帶寬將信號衰減了 -30%，并使得所有測量值產生偏斜。

知道這一點后，您就很清楚為什么無法在接近示波器帶寬的頻率下進行精確測量。因此，請確保您有足夠的帶寬來查看真實信號。

帶寬不足不僅會影響您對正弦波進行峰峰值測量，在測量更復雜的信號（例如查看方波的真正上升沿）時，測量精度也會受到限制。這與諧波有關。簡單的呈現方法是將信號的諧波分解出來。

在圖 3 中，黃色跡線顯示了原始的真實信號，這個信號用作參考信號。如果仔細查看每一個諧波，您會看到一次諧波（綠色跡線）的周期和占空比跟原始信號相同，但其上升沿較慢，拐角更圓滑。而在捕獲一、三和五次諧波（紅色跡線）時，您可以看到波形的拐角更銳利，顯露出更多的信號細節。

在圖 4 的測量示例中，您可以看到，使用足夠的帶寬進行測量，結果會出現巨大差異。以同一個 100 MHz 時鐘信號為例，左邊使用 100 MHz 帶寬示波器進行測量，右邊使用500MHz 帶寬示波器進行測量。使用 500 MHz 示波器的話，帶寬正好是信號頻率的 5 倍，因此您可以準確地查看上升沿和下降沿。

理想情況下，您希望至少要捕獲到五次諧波才能得到所需的全部信號細節。遵循 5 倍帶寬的建議通常可以勝任這樣的測量。然而，我們還有更準確的方法來確定所需的帶寬。

我們來總結一下如何選擇正確的示波器帶寬：

1. 對于數字信號，使用的帶寬至少是基頻的 5 倍。2. 要捕獲更快的上升時間，您可能需要更高的帶寬。

2、確保您擁有高采樣率

您是否知道信號中出現了一些毛刺而您對此毫無覺察？導致這種情況的罪魁禍首是采樣率。采樣率太低的話，很可能讓您錯過重要事件。

以將模擬信號轉換為數字信號的模數轉換器（ADC）為例，它會收集模擬信號的“樣本"或數據點。ADC 使用這些樣本以數字方式在示波器屏幕上重建信號。收集這些樣本的速率就稱為采樣率，單位為樣本數/秒（Sa/s）。在精心設計的示波器（如InfiniiVision 系列）中，會按照均勻的時間間隔（圖 5 中的“t"）收集這些樣本。

當您在屏幕上看到得到的信號時，您不會看到這些樣本點，而是看到一個平滑的波形。示波器在每個采集的樣本之間插入跡線。但是，如果采集的樣本不夠，那么插值不能很好地表現信號，導致測量結果不正確。

圖 6 和圖 7 顯示了分別以高采樣率（圖 6）和低采樣率（圖 7）測量相同外觀信號得到的結果。

采樣率過低不僅會導致失真，還會使您錯過沒有采樣到的關鍵信號細節，如毛刺和誤差。在圖 8 中，我們可以看到采樣率過低（或“欠采樣"）錯過了多少信號細節。

相反，圖 9 則顯示了高采樣率如何使您捕獲到這些毛刺。如果您沒有在測試中發現這些誤差，那么客戶在使用您的器件時有可能會發生故障。

您還可以通過可選模式來處理樣本，以顯示信號的各方面信息。這些模式被稱為采集模式。常見的采集模式有四種，包括：正常模式、平均模式、高分辨率模式和分段模式。每種模式都有特定的用例來分析信號的某些部分。

采樣率越高，跡線的分辨率就越高。這讓您可以進行更準確的測量并查看信號中可能存在的各種誤差。我們建議采用是示波器規定的實時帶寬 4 到 5 倍的采樣率。

3、通道數

在很多情況下需要同時對多個信號進行分析，以驗證不同事件是否正常發生。例如，確保通道 1 上的串行總線比特在正確的時間點翻轉，這個時間點與輸入到通道 2 的時鐘有關。其他的設計可能需要更多通道來檢查時間相關信號。

帶寬、MSO 通道（數字通道）、綜合儀器選件、分析應用軟件等可在購買示波器后隨時通過軟件進行升級和啟用。示波器上的通道數卻不是這樣。根據您打算分析的信號，您可能需要兩個或四個通道。因此，在購買示波器前務必要確定您需要多少個通道。

您還要考慮自己的設計未來將如何發展以及您的測試需求會有何變化。在購買示波器時，您希望它在很多年里都能滿足您的測試需求，因此在購買之前應考慮需要多少通道。

在很多示波器上，您還可以選擇添加最多 16 個額外的數字通道。這樣就將您的數字存儲示波器（DSO）變成了混合信號示波器（MSO），讓您可以同時分析模擬信號和數字信號。在很多情況下，我們需要一次查看多個串行總線或協議總線，以確保沒有時序誤差，有了這個選件，們就能輕而易舉地完成任務。這些額外的數字通道的好處在于它們可以隨時啟用。這意味著，如果暫時沒有需求或者不能承受其價格的話，您不必馬上購買它們，當未來需求發生變化時，您可以隨時激活它們。

這點經驗總地來說很簡單，但在購買前必須考慮您的測試需要兩個還是四個模擬通道。另外，如果您擁有的示波器支持數字通道，那么您可以隨時啟用這些通道。

4、快速波形捕獲率是關鍵

與采樣率一樣，示波器的波形捕獲率越高，您看到的信號細節就越多。如果示波器的波形捕獲率不夠高，您就無法看到信號中出現的異常情況。這就好比是擲骰子。擲出骰子的次數越多，獲得特定數字組合的概率就越高。同樣，示波器更新的次數越多，您就越有可能捕獲到罕見的事件。

所有示波器在每次捕獲和顯示采集結果之間都存在一定的“靜寂時間"或“盲區時間"。在這段時間內，可能會出現罕見的信號異常，如毛刺等。波形捕獲率越慢，靜寂時間就越長，而您錯過的信號細節也就越多。反之，波形捕獲率越高，靜寂時間就越短，您看到的真實信號細節也就越多。

舉個例子，每秒幾千個波形的更新速率可能看起來很快，但如果您的信號中有一個發生概率只有百萬分之一的毛刺會怎樣？更新速率太慢的話，您可能永遠都看不到這個毛刺（圖 11）。如圖 12 所示，具有高波形捕獲率（如 1,000,000 個波形/秒）對于提高捕獲罕見誤差的概率至關重要。

快速的波形捕獲率可以確保您看到發生概率只有百萬分之一的事件。使用 3000T X 系列和 4000 X 系列示波器實現極快的波形捕獲率。

5、LAN 連通性的作用

通過 LAN 連接示波器將為您開啟全新的測試視野，節省更多投資。無論您在哪里工作一是教學實驗室、設計室還是生產車間 — LAN 連接都能讓您的流程變得更加高效。

這個網絡連接使您可以隨時隨地工作，不受時間和地點的限制。通過 LAN 連接網絡，打開互聯網瀏覽器即可實現遠程控制，因此多個工程師可以使用同一臺儀器工作。這樣，學生和同事可以在任何地方共享使用設備開展項目工作，最終節省預算。美國工程師 和中國工程師可以使用同一臺儀器進行工作，而不需要配備另一臺示波器，這樣您就可以將資金更多地投入到設計上。

您可以通過 LAN 向儀器發送遠程命令，還可以使用仿真的儀器屏幕和硬鍵控件在 PC 上操控儀器（圖 14）。由于它的用戶界面跟實際儀器的相同，所以儀器的控制變得更加容易。

LAN 連接不僅讓儀器的控制變得更方便，而且還支持在大型實驗室環境中進行儀器監測。在有很多學生使用各種儀器進行研究的教學實驗室中，這一點尤其有幫助。

連接到網絡還有另一個突出的優勢，就是測試自動化。自動化測試在研發和制造環境中都很常見。所有 Keysight InfiniiVision 示波器都可以使用SCPI 命令進行編程，但TestFlow 軟件提出了一種更簡單的測試自動化解決方案。編程就像是在屏幕上拖動方框一 樣簡單。

6、不要低估易用性

您肯定不希望在儀器上尋找分析工具成為測試中具挑戰性的環節。但是，市面上的許多示波器都有這個問題。確保示波器擁有直觀的用戶界面，以免您浪費時間搜索菜單。查找各種示波器工具應當非常簡單，因為您要把時間花在測量上，而不是花在設置上。

在整個示波器系列中提供直觀、便于使用且一致的用戶界面意味著您可以傳遞測量知識，更加高效地進行測試。

Keysight InfiniiVision 示波器的兩個關鍵的基本功能是內置幫助窗口和訓練信號。這兩個功能讓您可以輕松了解示波器的功能，從而了解如何加快測試速度。

每臺 InfiniiVision 示波器都可以通過編程引入各種訓練信號。將探頭與演示引腳連接，您可以在屏幕上顯示這些訓練信號，并且對這個信號進行各種示波器測量、觸發和分析。這樣可以幫助您學習如何使用各種儀器功能，完成從基礎應用到高級應用中的測量任務。

按下示波器前面板上的任意按鈕或軟件鍵/菜單按鈕，屏幕上會出現內置幫助窗口（圖 16）。按住按鈕幾秒鐘，屏幕上會出現一個窗口，其中包含重要的信息來說明該選項的用途以及用法。有些幫助屏幕還包括一些技巧，告訴您如何使用各種示波器輸入正確設置儀器。

易用性是一種主觀體驗，通常不會在產品資料中提及，您可以索取演示儀器進行試用或查找探討易用性的在線視頻。本視頻就是一個良好的開端，它介紹了 InfiniiVision 用戶界面的一 些技巧。

總結

取決于帶寬和通道數，購買示波器可能會花費大量資金。請核對本指南中列出的技術指標，確保當您的設計發展進步時，儀器可以滿足您的全部需求。為了有效地進行測試，請記住以下要點：

• 通道數

- 在購買之前，您必須確定需要的究竟是 2 個還是 4 個模擬通道

• 帶寬

- 選擇達到您的最快頻率或時鐘速率 5 倍的帶寬

- 請記住，還有一些其他方法可以更準確地判斷需要多少帶寬

• 采樣率

- 采樣率越高，您可以看到的信號細節就越多

• 波形捕獲率

- 您的儀器必須以非常快的速率更新波形，以捕獲罕見的毛刺和異常

• LAN 連通性

- 為實現隨時隨地共享儀器進行工作創造了條件

• 易用性

- 一致的用戶界面、內置幫助系統和訓練信號讓您能夠更高效地開始測試

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