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，3CTest，新唐科技，Sunlord等專家的演講資料都已上線，下載鏈接：www.0-fzl.cn/seminar/94/review 歡迎指導與互動。

anfangdianzizaiceshiceliangfangmiandexuqiuchengxiankuaisuzengchangdequshi。dadeanfangdianzigongsi，douzaiyinjingenggaoduandeceshiqishebei。wojintianfenxiangdeshimeiyiweigongchengshimeiyitiandouyaoshiyongdegongjushiboqi，keyichengzhiweimeiyijiagongsideyanjing
，shimeiyijiagongsigangxingxuqiudeyiqi，zenmeyongcainengyonghaone
？
   
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0.01fu
，jiushizhegedaoli。suoyizaiwomenyongwanyongbiaodeshihou，womenhuixiayishideyonggongchengshidebennengbaliangchenglaxiao。shibojiaoyeshizhegedaoli。celiangdianyadeshihou，womenyouzhengxuanbo，zhegeshi1/2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(shi)30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。
   
當(dang)我(wo)們(men)測(ce)量(liang)一(yi)個(ge)信(xin)號(hao)，在(zai)不(bu)同(tong)采(cai)樣(yang)情(qing)況(kuang)之(zhi)下(xia)
，采(cai)樣(yang)的(de)結(jie)果(guo)誤(wu)差(cha)特(te)別(bie)大(da)。采(cai)樣(yang)率(lv)不(bu)夠(gou)，就(jiu)是(shi)你(ni)帶(dai)寬(kuan)不(bu)夠(gou)
，看(kan)到(dao)的(de)是(shi)上(shang)麵(mian)的(de)濾(lv)波(bo)的(de)效(xiao)果(guo)，所(suo)以(yi)我(wo)們(men)要(yao)時(shi)刻(ke)提(ti)出(chu)采(cai)樣(yang)率(lv)，對(dui)於(yu)采(cai)樣(yang)率(lv)而(er)言(yan)非(fei)常(chang)著(zhu)名(ming)人(ren)提(ti)出(chu)的(de)定(ding)理(li)，這(zhe)個(ge)老(lao)先(xian)生(sheng)告(gao)訴(su)我(wo)們(men)，采(cai)樣(yang)率(lv)是(shi)信(xin)號(hao)的(de)兩(liang)倍(bei)，才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)你(ni)的(de)信(xin)號(hao)的(de)準(zhun)確(que)率(lv)。采(cai)樣(yang)率(lv)決(jue)定(ding)捕(bu)獲(huo)信(xin)號(hao)的(de)時(shi)間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv)，時(shi)間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv)越(yue)高(gao)，可(ke)以(yi)察(cha)看(kan)的(de)波(bo)形(xing)細(xi)節(jie)越(yue)多(duo)，但(dan)可(ke)以(yi)捕(bu)獲(huo)的(de)時(shi)間(jian)窗(chuang)口(kou)會(hui)下(xia)降(jiang)。我(wo)的(de)個(ge)人(ren)經(jing)曆(li)是(shi)取(qu)決(jue)於(yu)你(ni)想(xiang)要(yao)采(cai)集(ji)什(shen)麼(me)樣(yang)的(de)信(xin)號(hao)，采(cai)集(ji)到(dao)什(shen)麼(me)程(cheng)度(du)。如(ru)果(guo)我(wo)測(ce)量(liang)的(de)是(shi)發(fa)波(bo)
，我(wo)就(jiu)要(yao)看(kan)它(ta)的(de)周(zhou)期(qi)，你(ni)的(de)采(cai)樣(yang)率(lv)是(shi)6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dao3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0.35chengyishijian。yincidaikuanyuegao

，shangshengshijianyuexiao。zhegedifangyeshiwomenrenheyigerencanjiaguoshiboqideshejidouzhidaodeshuju。shijiceliangdeshijianhezhengchangdeshijianhuicunzaizheyangdeyigepingfanghedeguanxi，zhegehuichanshengjiejin5%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(zhi)20兆的原因。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%deshihou，nifeiyaogenggaodedaikuan，zhegeshihoujiudebuchangshile。yinweiwoshuole，dangshiboqibenshendezaoshengyuanyuangaoyuxinhaonengliangdeshihou，yaozhuyizheyidian。suoyidaikuanbingbushiyuegaoyuehao。

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0.35chengyishijian。yincidaikuanyuegao，shangshengshijianyuexiao。zhegedifangyeshiwomenrenheyigerencanjiaguoshiboqideshejidouzhidaodeshuju。shijiceliangdeshijianhezhengchangdeshijianhuicunzaizheyangdeyigepingfanghedeguanxi
，zhegehuichanshengjiejin5%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(zhi)20兆的原因。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%deshihou

，nifeiyaogenggaodedaikuan
，zhegeshihoujiudebuchangshile。yinweiwoshuole
，dangshiboqibenshendezaoshengyuanyuangaoyuxinhaonengliangdeshihou
，yaozhuyizheyidian。suoyidaikuanbingbushiyuegaoyuehao。 
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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。