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“示波器带宽”和“网络带宽”的区别
关于"带宽"的含义众说纷纭,很多工程师咨询示波器的"带宽"和网络,通信中所说的带宽为何不是同一个单位?这些"带宽"之间的异同之处是什么?他们是用什么技术原理?这里,将重点阐述这些问题.

        首先,带宽是用来传输的一个通道,它传输的是什么呢?信号,重点是在信号的传输技术上.如果传输模拟信号,则需要"模拟带宽";如果需要传输数字信号,则需要"数字带宽".因此，带宽可以这么分步来定义．带宽通常指信号所占据的频带宽度；在被用来描述信道时，是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度。

        对于模拟信号而言，模拟信号以声音，光，电波粒为主．带宽又称为频带宽度，以每秒传送周期或赫兹（Hz）为单位。例如模拟语音电话的信号的带宽为3.4KHz，一个PAL-D电视频道带宽为8MHz（含保护带宽），中国电视是PAL D/K制式，伴音载频频率比图像载频频率高6.5MHz，每个频道带宽为8MHz，从图像载频频率-1.25MHz至图像载频频率+6.5MHz。例如，3频道的图像载频频率是65.75MHz，由此可推算出其伴音载频频率是72.25MHz，频率范围是64.5-72.5MHz。因此，对于模拟信号，定义带宽为：指信号具有的频带宽度.信号的带宽是指该信号所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围.而带宽的载体是滤波器，放大器或衰减器等模拟器件或电路．

        对于数字信号而言，带宽是指单位时间内链路能够通过的数据量。例如ISDN的B信道带宽为64Kbps。由于数字信号的传输是通过模拟信号的调制完成的，为了与模拟带宽进行区分，数字信道的带宽一般直接用波特率，符号率，采样率，比特率等来描述。在网络中有两种不同的速率：

        １，信号（即电磁波）在传输媒体上的传播速率（米/秒，公里/秒或光年）；
        ２，计算机向网络发送比特的速率（比特/秒）；
        
        这两种速率的意义和单位完全不同。计算机网络系统统一以下公式定义带宽：带宽=时钟频率＊总线位数/8；简单的说，带宽就是传输速率，是指每秒钟传输的最大字节数（MB/S），即每秒处理多少兆字节，高带宽则意味着系统的高处理数据速度的能力。为了更形象地理解带宽、位宽、时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，工人加工零件，如果一个人干，在大家单个加工速度相同的情况下，肯定不如两个人干的多，带宽就象是加工零件的总数量，位宽仿佛工人数量，时钟工作频率相当于加工单个零件的速度，位宽越宽，时钟频率越高则总线带宽越大,其带宽越大，产能效率越高也是显而易见的。１的信号的传输载体是导线，同轴双绞线或光缆等，２的信号载体包括以上１和计算机系统的软硬件资源系统．

        由于数字示波器的５大系统决定了示波器的带宽必定具有模拟带宽和数字带宽，因此，各示波器厂家在标示其示波器指标时必须标定两个主要指标来显示其最高的信号处理能力，即大家常在ＴＥＫ示波器显示屏幕右上角标定最大模拟带宽和采样率带宽．如ＤＰＯ４１０４示波器具有最大的５ＧＳ／Ｓ的采样率，屏幕刻度１０个时间分隔设置为１０ns/div.那么每个波形水平时间点数等于5×109 点/s×10×10-9 s/div×10div,又，其具有8bitAD的垂直分辨率,因此500点.=500*256=128Kb/8=16KB.即在100ns的传输容量为16KB。

示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。

    示波器种类:

    一、模拟示波器。

    二、数字示波器。

    三、数字荧光示波器。

    四、基于PC的数字示波器

    五、手持数字示波器。

    １、示波器的发展过程

    初期主要为模拟示波器

    廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献，出现带宽6GHz的取样示波器、带宽4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管；便携式、插件式示波器成为系列产品。七十年代模拟式电子示波器达到高峰，行谱系列非常完整，带宽1GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。

    模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器逐渐从前台退到后台。

    但是在发展初期模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的：

     ○操作简单：全部操作都在面板上可以找到，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。

     ○垂直分辨率高：连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位。

     ○数据更新快：每秒捕捉几十万个波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。

     ○实时带宽和实时显示：连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。

    简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉神经十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，细微变化都可感知。因此，刚开始模拟示波器深受使用者的欢迎。

    中期数字示波器独领风骚

    八十年代的数字示波器处在转型阶段，还有不少地方要改进，美国的TEK公司和HP公司都对数字示波器的发展作出贡献。它们后来停产模拟示波器，并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用。

    数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。

    其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒40万个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。

    再次，采用多处理器加快信号处理能力，从多重菜单的烦琐测量参数调节，改进为简单的旋钮调节，甚至完全自动测量，使用上与模拟示波器同样方便。

最后，数字示波器与模拟示波器一样具有屏幕的余辉方式显示，赋于波形的三维状态，即显示出信号的幅值、时间以及幅值在时间上的分布。具有这种功能的数字示波器称为数字荧光示波器或数字余辉示波器即数模兼合。


数字示波器要有模拟功能

    模拟示波器用阴极射线管显示波形，示波管的带宽与模拟示波器的相同，亦即示波管内电子运动速度与信号频率成正比，信号频率越高电子速度越快，示波管屏幕的亮度与电子束的速度成反比，低频波形的亮度高，高频波形的亮度低。利用荧光屏幕的亮度或灰度容易获得信号的第三维信息，如用屏幕垂直轴表示幅度，水平轴表示时间，则屏幕亮度可表示信号幅度随时间分布的变化。这种与时间有关的荧光余辉（灰度定标）效应对观察混合波形和偶发波形十分有效，模拟存储示波器就是这种专用示波器的代表产品，最高的性能达到800MHz带宽，可记录到1ns左右的快速瞬变偶发事件。

    数字示波器缺少余辉显示功能,因为它是数字处理，只有两个状态，非高即低，原则上波形也是“有”和“无”两个显示。为达到模拟示波器那样的多层次亮度变化，必须采用专用图象处理芯片，例如TEK公司采用DPX型处理器芯片，具有数据采集、图象处理和存储等多项功能，DPX芯片由130万个晶体管组成，采用0。65μm的CMOS工艺，并行流水结构，取样率高。它既是数据采集芯片，同时也是光栅扫描器，模拟示波管屏幕荧光体的发光特性，用16级亮度分级，将波形存储在500×200像素的LCD单色或彩色显示屏上，每1/30秒更新一次。由于模拟存储示波器只能依靠照相底片记录波形，对数据保存并不方便，而数字荧光示波器是数字处理的显示，数据记录、处理、保存都十分方便。例如用红色表示出现几率最高的波形，兰色表示出现几率最低的波形，达到一目了然。由于数字示波器已经达到4GHz以上带宽的水平，配合荧光显示特性，总的性能优于模拟存储示波器。

    数字荧光示波器

    数字荧光示波器（DPO）为示波器系列增加了一种新的类型，能实时显示、存贮和分析复杂信号的三维信号信息：幅度、时间和整个时间的幅度分布。

     DSO采用串行处理的体系结构捕获、显示和分析信号；相对而言，DPO为完成这些功能采用的是并行体系结构，如图一、二所示。并行结构和基于ASIC硬件的处理技术，使数字荧光示波器能够捕捉到当今复杂的动态信号中的全部细节和异常情况，并以人类的眼睛的接受速度显示出来。

    普通数字示波器要观察偶发事件需要使用长时间记录，然后作信号处理，这种办法会漏掉非周期性出现的信号和不能显示出信号的动态特性。数字荧光示波器能够显示复杂波形中的微细差别，以及出现的频繁程度。例如观察电视信号，既有行扫描、帧扫描、视频信号和伴音信号，还要记录电视信号中的异常现象，对于专业人员和维修人员都是同样重要的。

    例。TEK公司的TDS3000系列数字荧光示波器提供多种测试模块，可以从前面板右上角插入六种模块。例如触发模块可作逻辑状态、逻辑图形触发，以及脉冲参数（上升、下降沿、宽度、周期等）；电视模块专用于多种制式的（NTSC、PAL和SECAM）波形记录；快速傅里叶变换（FFT）模块可快速显示信号的频率成分和频谱分布，既可分析脉冲响应，亦可分析谐波分布，并且识别和定位噪声和干扰来源。还有高级分析模块和极限测试模块。

     TDS3000系列示波器是便携式的，重量不到7磅，可由电池供电，特别适于现场使用。

   

    自从示波器问世以来，它一直是最重要、最常用的电子测试工具之一；由于电子技术的发展，示波器的能力也在不断提升，其性能与价格也五花八门，市场参差不齐，本文从多方面阐述您如何选择示波器。

    了解您的信号？

    您要知道您用示波器观察什么？既您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么？您的信号是否有复杂的特性？您的信号是重复信号还是单次信号？您要测量的信号过渡过程带宽，或者上升时间是多大？您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等？您打算同时显示多少信号？

    模拟还是数字？

    参见前面的《示波器发展》。总之，传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的面板控制，价格低廉，因而总觉得模拟示波器“使用方便”。但是随着A/D转换器速度逐年提高和价格不断降低，以及数字示波器不断增加的测量能力和实际上不受限制的各种功能，数字示波器已独领风骚。

    带宽如何？

    带宽一般定义为正弦输入信号幅度衰减到-3dB时的频率，即70。7%，带宽决定示波器对信号的基本测量能力。随着信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降，如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数据将被丢失。如果没有足够的带宽，得到的关于信号的所有特性，响铃和振鸣等都毫无意义。

    一个决定您所需要的示波器带宽有效的经验法则是“5倍准则”；即将您要测量的信号最高频率分量乘以5。这将会使您在测量中获得高于2%的精度。

    在某些应用场合，您不知道你的感兴趣的信号带宽，但是您知道它的最快上升时间，大多数字示波器的频率响应用下面的公式来计算关联带宽和仪器的上升时间：Bw=0。35/信号的最快上升时间。

    带宽有两种类型：重复（或等效时间）带宽和实时（或单次）带宽。重复带宽只适用于重复的信号，显示来自于多次信号采集期间的采样。实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率，且当捕捉的事件不是经常出现时要求相当苛刻。实时带宽与采样速率联系在一起。

    由于更宽的带宽往往意味着更高的价格，因此应对照你的预算来评定通常要观察信号的频率成分。

采样速率怎样？

    定义为每秒采样次数（S/s），指数字示波器对信号采样的频率。示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丢失的概率就越小。

    如果需要观测较长时间范围内的慢变信号，则最小采样速率就变得较为重要。为了在显示的波形记录中保持固定的波形数，需要调整水平控制按钮，而所显示的采样速率也将随着水平调节按钮的调节而变化。

    如何计算采样速率？计算方法取决于所测量的波形的类型，以及示波器所采用的信号重建方式。

    为了准确地再现信号并避免混淆，奈奎斯定理规定：信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。然而，这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度，而且，从定义上看，低频干扰是不连续的，所以采用两倍于最高频率成分的采样速率通常是不够的。

    实际上，信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。一些示波器会为操作者提供以下选择：测量正弦信号的正弦插值法，以及测量矩形波、脉冲和其他信号类型的线性插值法。

    有一个在比较取样速率和信号带宽时很有用的经验法则：如果您正在观察的示波器有内插（通过筛选以便在取样点间重新生成），则（取样速率/信号带宽）的比值至少应为4∶1。无正弦内插时，则应采取10∶1的比值。

    屏幕刷新率多快？

    所有的示波器都会闪烁。也就是说，示波器每秒钟以特定的次数捕获信号，在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率，也称屏幕刷新率，表示为波形数每秒（wfms/s）。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内，采样输入信号的频率;波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。

    数字存储示波器（DSO）使用串行处理结构每秒钟可以捕获10到5000个波形。DPO数字荧光示波器采用并行处理结构，可以提供更高的波形捕获速率，有的高达每秒数百万个波形，大大提高了捕获间歇和难以捕捉事件的可能性，并能让您更快地发现信号存在的问题。

    存储深度是多少？

    存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度。如果您需要不间断的捕捉一个脉冲串，则要求示波器有足够的存储器以便捕捉整个事件。将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的取样速度，可以计算出所要求的存储深度，也称记录长度。

    在正确位置上捕捉信号的有效触发，通常可以减小示波器实际需要的存储量。

    存储深度与取样速度密切相关。您所需要的存储深度取决于要测量的总时间跨度和所要求的时间分辨率。

    现代的示波器允许用户选择记录长度，以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号，只需要500点的记录长度；但如果要解析一个复杂的数字数据流，则需要有一百万个点或更多点的记录长度。

    要求何种触发？

    示波器的触发能使信号在正确的位置点同步水平扫描，决定着信号特性是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单次波形。

    大多数通用示波器的用户只采用边沿触发方式，您可能发现拥有其它触发能力在某些应用是有益的。特别是对新设计产品的故障查寻。先进的触发方式可将所关心的事件分离出来，从而最有效地利用取样速度和存储深度。

    现今有很多示波器，具有先进的触发能力：您能根据由幅度定义的脉冲（如短脉冲），由时间限定的脉冲（脉冲宽度、窄脉冲、转换率、建立/保持时间）和由逻辑状态或图形描述的脉冲（逻辑触发）进行触发。扩展和常规的触发功能组合也帮助显示视频和其它难以捕捉的信号，如此先进的触发能力，在设置测试过程时提供了很大程度的灵活性，而且能大大地简化工作。

    有多少通道？

    您需要的通道数取决于您的应用。对于通常的经济型故障查寻应用来说，需要的是双通道示波器。然而，如果要求观察若干个模拟信号的相互关系，将需要一台4通道示波器。许多工作于模拟与数字两种信号的系统的工程师也考虑采用4通道示波器。还有一种较新的选择，即所谓混合信号示波器，它将逻辑分析仪的通道计数及触发能力与示波器的较高分辨率综合到具有时间相关显示的单一仪器之中。

    您能发现这些难以捉摸的异常现象吗？

    三个主要因素影响着示波器显示日常测试与调试中所遇到的未知和复杂信号的能力：屏幕更新速率、波形捕获方式、和触发能力。波形捕获模式有以下几种：采样模式、峰值检测模式、高分辨率模式、包络模式、平均值模式等。总之更新速率给您关于示波器对信号和控制的变化反应有多快的概念，而峰值检测有助于在较慢的信号中捕捉快速信号的峰值。最好的办法是看看示波器对您的信号处理情况，观察一下更新速率和峰值检测的反应，以确信这些功能并未因其它方面缺乏灵活性而受到损害。

    示波器的指标精度如何？

    示波器的指标有很多：如垂直灵敏度、扫描速度、增益精度、时间基准、垂直分辨率、保修期等。

    确定所需要的分析功能？

    数字示波器的最大优点是它们能得到的数据进行测量，且按一下按钮即可实现各种分析功能。虽然可利用的功能因厂家和型号而异，但它们一般包括诸如频率、上升时间、脉冲宽度等等的测量。某些数字示波器还提供快速傅里叶变换（FFT）功能。

    探头和附件如何？

    容易忘记的一点是，当安上探头时，它就成为电路的一部分了。结果它将造成电阻性、电容性和电感性负载，使示波器呈现出与被测对象不同的测量结果。因此，针对不同应用应备有适当的探针，然后选择其中一种，使负载效应最小，使信号得到最精确的复现。由于SMT元件的发展，连接更因难。

    您能不费力地使用这台示波器吗？

    很显然，如果您不能访问各种功能，或者要花很多时间去学习它们，那么您的示波器将价值不大。

    示波器的数据管理和连接性怎样？

    对测量结果的分析是非常重要的。将信息和测量结果在高速通信网络中便捷地保存和共享也变得日益重要。

    示波器的互联性提供对结果的高级分析能力并简化结果的存档和共享。一些示波器通过标准的接口（GPIB、RS-232、USB、以太网）和网络通信模式提供一系列的功能和控制方式。

    示波器是否可具有扩展性？

    示波器应该能够不断地适应需求的变化。一些示波器可以随机扩展：

     ○增加通道的内存以分析更长的记录长度

     ○增加面对具体应用的测量功能

     ○有一整套兼容的探头和模块，加强示波器的能力

     ○同通用第三方的Windows兼容的分析软件协同工作

     ○增加附件，如电池组和机架固定件等。

示波器是一种图形显示设备，它描绘电信号的波形曲线。这一简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。

    示波器种类:

    一、模拟示波器。

    二、数字示波器。

    三、数字荧光示波器。

    四、基于PC的数字示波器

    五、手持数字示波器。

    １、示波器的发展过程

    初期主要为模拟示波器

    廿世纪四十年代是电子示波器兴起的时代，雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具，泰克成功开发带宽10MHz的同步示波器，这是近代示波器的基础。五十年代半导体和电子计算机的问世，促进电子示波器的带宽达到100MHz。六十年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献，出现带宽6GHz的取样示波器、带宽4GHz的行波示波管、1GHz的存储示波管；便携式、插件式示波器成为系列产品。七十年代模拟式电子示波器达到高峰，行谱系列非常完整，带宽1GHz的多功能插件式示波器标志着当时科学技术的高水平，为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展，开始让位于数字示波器，英国和法国甚至退出示波器市场，技术以美国领先，中低档产品由日本生产。

    模拟示波器要提高带宽，需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能，对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理，以及多种触发和预前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起，成果累累，大有全面取代模拟示波器之势，模拟示波器逐渐从前台退到后台。

    但是在发展初期模拟示波器的某些特点，却是数字示波器所不具备的：

     ○操作简单：全部操作都在面板上可以找到，波形反应及时，数字示波器往往要较长处理时间。

     ○垂直分辨率高：连续而且无限级，数字示波器分辨率一般只有8位至10位。

     ○数据更新快：每秒捕捉几十万个波形，数字示波器每秒捕捉几十个波形。

     ○实时带宽和实时显示：连续波形与单次波形的带宽相同，数字示波器的带宽与取样率密切相关，取样率不高时需借助内插计算，容易出现混淆波形。

    简而言之，模拟示波器为工程技术人员提供眼见为实的波形，在规定的带宽内可非常放心进行测试。人类五官中眼睛视觉神经十分灵敏，屏幕波形瞬间反映至大脑作出判断，细微变化都可感知。因此，刚开始模拟示波器深受使用者的欢迎。

    中期数字示波器独领风骚

    八十年代的数字示波器处在转型阶段，还有不少地方要改进，美国的TEK公司和HP公司都对数字示波器的发展作出贡献。它们后来停产模拟示波器，并且只生产性能好的数字示波器。进入九十年代，数字示波器除了提高带宽到1GHz以上，更重要的是它的全面性能超越模拟示波器。出现所谓数字示波器模拟化的现象，换句话说，尽量吸收模拟示波器的优点，使数字示波器更好用。

    数字示波器首先在取样率上提高，从最初取样率等于两倍带宽，提高至五倍甚至十倍，相应对正弦波取样引入的失真也从100%降低至3%甚至1%。带宽1GHz的取样率就是5GHz/s，甚至10GHz/s。

    其次，提高数字示波器的更新率，达到模拟示波器相同水平，最高可达每秒40万个波形，使观察偶发信号和捕捉毛刺脉冲的能力大为增强。

    再次，采用多处理器加快信号处理能力，从多重菜单的烦琐测量参数调节，改进为简单的旋钮调节，甚至完全自动测量，使用上与模拟示波器同样方便。

最后，数字示波器与模拟示波器一样具有屏幕的余辉方式显示，赋于波形的三维状态，即显示出信号的幅值、时间以及幅值在时间上的分布。具有这种功能的数字示波器称为数字荧光示波器或数字余辉示波器即数模兼合。


数字示波器要有模拟功能

    模拟示波器用阴极射线管显示波形，示波管的带宽与模拟示波器的相同，亦即示波管内电子运动速度与信号频率成正比，信号频率越高电子速度越快，示波管屏幕的亮度与电子束的速度成反比，低频波形的亮度高，高频波形的亮度低。利用荧光屏幕的亮度或灰度容易获得信号的第三维信息，如用屏幕垂直轴表示幅度，水平轴表示时间，则屏幕亮度可表示信号幅度随时间分布的变化。这种与时间有关的荧光余辉（灰度定标）效应对观察混合波形和偶发波形十分有效，模拟存储示波器就是这种专用示波器的代表产品，最高的性能达到800MHz带宽，可记录到1ns左右的快速瞬变偶发事件。

    数字示波器缺少余辉显示功能,因为它是数字处理，只有两个状态，非高即低，原则上波形也是“有”和“无”两个显示。为达到模拟示波器那样的多层次亮度变化，必须采用专用图象处理芯片，例如TEK公司采用DPX型处理器芯片，具有数据采集、图象处理和存储等多项功能，DPX芯片由130万个晶体管组成，采用0。65μm的CMOS工艺，并行流水结构，取样率高。它既是数据采集芯片，同时也是光栅扫描器，模拟示波管屏幕荧光体的发光特性，用16级亮度分级，将波形存储在500×200像素的LCD单色或彩色显示屏上，每1/30秒更新一次。由于模拟存储示波器只能依靠照相底片记录波形，对数据保存并不方便，而数字荧光示波器是数字处理的显示，数据记录、处理、保存都十分方便。例如用红色表示出现几率最高的波形，兰色表示出现几率最低的波形，达到一目了然。由于数字示波器已经达到4GHz以上带宽的水平，配合荧光显示特性，总的性能优于模拟存储示波器。

    数字荧光示波器

    数字荧光示波器（DPO）为示波器系列增加了一种新的类型，能实时显示、存贮和分析复杂信号的三维信号信息：幅度、时间和整个时间的幅度分布。

     DSO采用串行处理的体系结构捕获、显示和分析信号；相对而言，DPO为完成这些功能采用的是并行体系结构，如图一、二所示。并行结构和基于ASIC硬件的处理技术，使数字荧光示波器能够捕捉到当今复杂的动态信号中的全部细节和异常情况，并以人类的眼睛的接受速度显示出来。

    普通数字示波器要观察偶发事件需要使用长时间记录，然后作信号处理，这种办法会漏掉非周期性出现的信号和不能显示出信号的动态特性。数字荧光示波器能够显示复杂波形中的微细差别，以及出现的频繁程度。例如观察电视信号，既有行扫描、帧扫描、视频信号和伴音信号，还要记录电视信号中的异常现象，对于专业人员和维修人员都是同样重要的。

    例。TEK公司的TDS3000系列数字荧光示波器提供多种测试模块，可以从前面板右上角插入六种模块。例如触发模块可作逻辑状态、逻辑图形触发，以及脉冲参数（上升、下降沿、宽度、周期等）；电视模块专用于多种制式的（NTSC、PAL和SECAM）波形记录；快速傅里叶变换（FFT）模块可快速显示信号的频率成分和频谱分布，既可分析脉冲响应，亦可分析谐波分布，并且识别和定位噪声和干扰来源。还有高级分析模块和极限测试模块。

     TDS3000系列示波器是便携式的，重量不到7磅，可由电池供电，特别适于现场使用。

   

    自从示波器问世以来，它一直是最重要、最常用的电子测试工具之一；由于电子技术的发展，示波器的能力也在不断提升，其性能与价格也五花八门，市场参差不齐，本文从多方面阐述您如何选择示波器。

    了解您的信号？

    您要知道您用示波器观察什么？既您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么？您的信号是否有复杂的特性？您的信号是重复信号还是单次信号？您要测量的信号过渡过程带宽，或者上升时间是多大？您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等？您打算同时显示多少信号？

    模拟还是数字？

    参见前面的《示波器发展》。总之，传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的面板控制，价格低廉，因而总觉得模拟示波器“使用方便”。但是随着A/D转换器速度逐年提高和价格不断降低，以及数字示波器不断增加的测量能力和实际上不受限制的各种功能，数字示波器已独领风骚。

    带宽如何？

    带宽一般定义为正弦输入信号幅度衰减到-3dB时的频率，即70。7%，带宽决定示波器对信号的基本测量能力。随着信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降，如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频变化。幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数据将被丢失。如果没有足够的带宽，得到的关于信号的所有特性，响铃和振鸣等都毫无意义。

    一个决定您所需要的示波器带宽有效的经验法则是“5倍准则”；即将您要测量的信号最高频率分量乘以5。这将会使您在测量中获得高于2%的精度。

    在某些应用场合，您不知道你的感兴趣的信号带宽，但是您知道它的最快上升时间，大多数字示波器的频率响应用下面的公式来计算关联带宽和仪器的上升时间：Bw=0。35/信号的最快上升时间。

    带宽有两种类型：重复（或等效时间）带宽和实时（或单次）带宽。重复带宽只适用于重复的信号，显示来自于多次信号采集期间的采样。实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率，且当捕捉的事件不是经常出现时要求相当苛刻。实时带宽与采样速率联系在一起。

    由于更宽的带宽往往意味着更高的价格，因此应对照你的预算来评定通常要观察信号的频率成分。

采样速率怎样？

    定义为每秒采样次数（S/s），指数字示波器对信号采样的频率。示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就高，重要信息和事件丢失的概率就越小。

    如果需要观测较长时间范围内的慢变信号，则最小采样速率就变得较为重要。为了在显示的波形记录中保持固定的波形数，需要调整水平控制按钮，而所显示的采样速率也将随着水平调节按钮的调节而变化。

    如何计算采样速率？计算方法取决于所测量的波形的类型，以及示波器所采用的信号重建方式。

    为了准确地再现信号并避免混淆，奈奎斯定理规定：信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。然而，这个定理的前提是基于无限长时间和连续的信号。由于没有示波器可以提供无限时间的记录长度，而且，从定义上看，低频干扰是不连续的，所以采用两倍于最高频率成分的采样速率通常是不够的。

    实际上，信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法。一些示波器会为操作者提供以下选择：测量正弦信号的正弦插值法，以及测量矩形波、脉冲和其他信号类型的线性插值法。

    有一个在比较取样速率和信号带宽时很有用的经验法则：如果您正在观察的示波器有内插（通过筛选以便在取样点间重新生成），则（取样速率/信号带宽）的比值至少应为4∶1。无正弦内插时，则应采取10∶1的比值。

    屏幕刷新率多快？

    所有的示波器都会闪烁。也就是说，示波器每秒钟以特定的次数捕获信号，在这些测量点之间将不再进行测量。这就是波形捕获速率，也称屏幕刷新率，表示为波形数每秒（wfms/s）。采样速率表示的是示波器在一个波形或周期内，采样输入信号的频率;波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况，如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。

    数字存储示波器（DSO）使用串行处理结构每秒钟可以捕获10到5000个波形。DPO数字荧光示波器采用并行处理结构，可以提供更高的波形捕获速率，有的高达每秒数百万个波形，大大提高了捕获间歇和难以捕捉事件的可能性，并能让您更快地发现信号存在的问题。

    存储深度是多少？

    存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度。如果您需要不间断的捕捉一个脉冲串，则要求示波器有足够的存储器以便捕捉整个事件。将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的取样速度，可以计算出所要求的存储深度，也称记录长度。

    在正确位置上捕捉信号的有效触发，通常可以减小示波器实际需要的存储量。

    存储深度与取样速度密切相关。您所需要的存储深度取决于要测量的总时间跨度和所要求的时间分辨率。

    现代的示波器允许用户选择记录长度，以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号，只需要500点的记录长度；但如果要解析一个复杂的数字数据流，则需要有一百万个点或更多点的记录长度。

    要求何种触发？

    示波器的触发能使信号在正确的位置点同步水平扫描，决定着信号特性是否清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单次波形。

    大多数通用示波器的用户只采用边沿触发方式，您可能发现拥有其它触发能力在某些应用是有益的。特别是对新设计产品的故障查寻。先进的触发方式可将所关心的事件分离出来，从而最有效地利用取样速度和存储深度。

    现今有很多示波器，具有先进的触发能力：您能根据由幅度定义的脉冲（如短脉冲），由时间限定的脉冲（脉冲宽度、窄脉冲、转换率、建立/保持时间）和由逻辑状态或图形描述的脉冲（逻辑触发）进行触发。扩展和常规的触发功能组合也帮助显示视频和其它难以捕捉的信号，如此先进的触发能力，在设置测试过程时提供了很大程度的灵活性，而且能大大地简化工作。

    有多少通道？

    您需要的通道数取决于您的应用。对于通常的经济型故障查寻应用来说，需要的是双通道示波器。然而，如果要求观察若干个模拟信号的相互关系，将需要一台4通道示波器。许多工作于模拟与数字两种信号的系统的工程师也考虑采用4通道示波器。还有一种较新的选择，即所谓混合信号示波器，它将逻辑分析仪的通道计数及触发能力与示波器的较高分辨率综合到具有时间相关显示的单一仪器之中。

    您能发现这些难以捉摸的异常现象吗？

    三个主要因素影响着示波器显示日常测试与调试中所遇到的未知和复杂信号的能力：屏幕更新速率、波形捕获方式、和触发能力。波形捕获模式有以下几种：采样模式、峰值检测模式、高分辨率模式、包络模式、平均值模式等。总之更新速率给您关于示波器对信号和控制的变化反应有多快的概念，而峰值检测有助于在较慢的信号中捕捉快速信号的峰值。最好的办法是看看示波器对您的信号处理情况，观察一下更新速率和峰值检测的反应，以确信这些功能并未因其它方面缺乏灵活性而受到损害。

    示波器的指标精度如何？

    示波器的指标有很多：如垂直灵敏度、扫描速度、增益精度、时间基准、垂直分辨率、保修期等。

    确定所需要的分析功能？

    数字示波器的最大优点是它们能得到的数据进行测量，且按一下按钮即可实现各种分析功能。虽然可利用的功能因厂家和型号而异，但它们一般包括诸如频率、上升时间、脉冲宽度等等的测量。某些数字示波器还提供快速傅里叶变换（FFT）功能。

    探头和附件如何？

    容易忘记的一点是，当安上探头时，它就成为电路的一部分了。结果它将造成电阻性、电容性和电感性负载，使示波器呈现出与被测对象不同的测量结果。因此，针对不同应用应备有适当的探针，然后选择其中一种，使负载效应最小，使信号得到最精确的复现。由于SMT元件的发展，连接更因难。

    您能不费力地使用这台示波器吗？

    很显然，如果您不能访问各种功能，或者要花很多时间去学习它们，那么您的示波器将价值不大。

    示波器的数据管理和连接性怎样？

    对测量结果的分析是非常重要的。将信息和测量结果在高速通信网络中便捷地保存和共享也变得日益重要。

    示波器的互联性提供对结果的高级分析能力并简化结果的存档和共享。一些示波器通过标准的接口（GPIB、RS-232、USB、以太网）和网络通信模式提供一系列的功能和控制方式。

    示波器是否可具有扩展性？

    示波器应该能够不断地适应需求的变化。一些示波器可以随机扩展：

     ○增加通道的内存以分析更长的记录长度

     ○增加面对具体应用的测量功能

     ○有一整套兼容的探头和模块，加强示波器的能力

     ○同通用第三方的Windows兼容的分析软件协同工作

     ○增加附件，如电池组和机架固定件等

各种仪表的精密度代表什么意思？

答：代表该仪表的最大误差的百分数。如0．5级，其最大测量误差不超过满标度值的士0.5％；1级仪表，其最大的测量误差不超过士1％，例如最大量程为100A，则最大误差为土1A。

2 指示仪表的绝对、相对、折合误差是什么意思？

答：被试表指示数值与标准表指示数值之差就为该被试表的绝对误差”。“绝对误差”数值与标准表指示数值相比的百分数为“相对误差”。而“折合误差”是“绝对误差”数值与被试表满刻度数值相比的百分数。

3 仪表上经常看到↑→＜45o的符号，它们表示什么意思？

    答：↑表示仪表使用时表面要垂直放置；→表示仪表使用时表面要水平放置之45°表示仪表使用时表面要与水平线成45。角放置。如果不按照这些规定的放置方法去使用仪表，则仪表的读数误差将会增大，可能超过允许值。

4 仪表盘上说明符号，各表示什么意义？

    答：表示仪表在工作时要求水平放置；上表示要垂直放置；一表示只用于直流；一表示只于交流；全表示交宜两用。

5 为什么有的仪表在刻度盘上装一镜片？

    答：因为指针与刻度的表面有一定空隙，空隙愈大则易发生视差。如果在刻度盘上装一镜片，在指针与镜片中指针的投影重合时取读数，即可减小视差。因此镜片的作用是减小读数的视差，提高其准确性。

6 为什么有些仪表的外壳内壁附有金属薄膜？

    答：因为电动式和电磁式仪表本身的磁场较弱，所以仪表的准确度会受到外界磁场的严重影响。当仪表外内壁附有导磁的金属薄膜后，就能使外界磁场沿导磁率很高的金属薄膜内通过，而不致进入仪表内部，从而保证仪表的准确性。这就是我们常说的屏蔽。有些精度较高的仪表，通常附有二层金属薄膜。

7 为什么高强度设备中的电工仪表要并联一电容器？

    答：这是为了防止高强电流对仪表的干扰作用，并联一电容器，可使高频电流通过电容器旁路，消除干扰。

8 为什么用兆欧表测量电气设备的绝缘电阻时，测量导线不允许相互缠绕？

答：若两根测量导线缠绕在一起进行测量，当导线绝缘不好时，就相当于使被测的电气设备并联了一只低电阻，使测量不准确，同时还改变了被测回路的电容，做吸收比试验时就不准确了。

数字式仪表具有很高的灵敏度和准确度，其应用几乎遍及所有企业。但由于其故障出现呈多因素，且遇到问题的随机性大，没有太多规律可循，修理难度较大。因此，本人将多年工作实际中所积累的一些修理经验整理出来，以供从事本专业的同仁参考。
　　一、修理方法
　　寻找故障应先外后里，先易后难，化整为零，重点突破。其方法大致可分为以下几种：
　　1.感觉法　凭借感官直接对故障原因做出判断，通过外观检查，能发现如断线、脱焊、搭线短路、熔丝管断、烧坏元件、机械性损伤、印刷电路上铜箔翘起及断裂等；可以触摸出电池、电阻、晶体管、集成块的温升情况，可参照电路图找出温升异常的原因。另外，用手还可检查元件有否松动、集成电路脚管是否插牢，转换开关是否卡带；可以听到和嗅到有无异声、异味。
　　2.测电压法　测量各关键点的工作电压是否正常，可较快找出故障点。如测A/D转换器的工作电压、基准电压等。
　　3.短路法　在前面所讲的检查A/D转换器方法里一般都采用短路法，这种方法在修理弱电和微电仪器时用得较多。
　　4.断路法　把可疑部分从整机或单元电路中断开，若故障消失，表示故障在断开的电路中。此法主要适合于电路存在短路的情况。
　　5.测元件法　当故障已缩小到某处或几个元件时，可对其进行在线或离线测量。必要时，用好的元件进行替换，若故障消失，说明元件已坏。
　　6.干扰法　利用人体感应电压作为干扰信号，观察液晶显示的变化情况，常用于检查输入电路与显示部分是否完好。
　　二、修理技巧
　　对一块故障仪表首先应检查和判别故障现象是共性（所有功能都不能测量），还是个性（个别功能或个别量程），然后区别情况，对症解决。
　　1.若所有档均不能工作，应重点检查电源电路和A/D转换器电路。检查电源部分时，可取下叠层电池，按下电源开关，用正表笔接被测表电源负，负表笔接电源正（对数字万用表而言），开关打到二级管测量档，若显示的是二级管正向电压，则说明电源部分是好的，若偏差大，则说明电源部分有问题。若出现开路，重点检查电源开关和电池引线等。若出现短路，则需要采用断路法，逐步断开使用电源的元件，重点检查运算放大器、定时器及A/D转换器等。若出现短路，一般都不止损坏一块集成元件。检查A/D转换器可以和基本表同时进行，相当于模拟式万用表的直流表头，具体检查方法：
　　（1）被测表的量程转到直流电压最低档；
　　（2）测量A/D转换器工作电压是否正常。根据表内所用A/D转换器型号，对应V＋脚和COM脚，测量值与它的典型值相比较是否相符。
　　（3）测A/D转换器的基准电压，目前常用的数字万用表的基准电压一般都是100mV或1V，即测量VREF＋与COM之间的直流电压，若偏离100mV或1V，可通过外接电位器进行调节。
　　（4）检查输入为零的显示数，把A/D转换器的正端IN＋与负端IN－短接，使输入电压Vin=0，仪表显示“00.0"或“00.00"。
　　（5）检查显示器的全亮笔划。把测试端TEST脚与正电源端V＋短接，使逻辑地变成高电位，全部数字电路停止工作。因每个笔划上都加有直流电压，所以全部笔划亮对位表显示“1888"，对位表显示“18888"。若存在缺笔划现象，检查A/D转换器对应输出脚与导电胶（或联线），与显示器之间是否有接触不良和断线情况。
　　2.若个别档有问题，说明A/D转换器和电源部分都工作正常。因直流电压、电阻档共用一套分压电阻；交直流电流共用分流器；交流电压与交流电流共用一套AC/DC转换器；其它如Cx、HFE、F等都由独立的不同转换器组成。了解它们之间的关系，再根据电源图，就很容易找到故障部位。若测量小信号不准确或显示数字跳动大，则重点检查量程开关的接触是否良好。
　　3.若出现测量数据不稳，且数值总是累计增大，短接A/D转换器的输入端，显示数据不为零的情况，则一般是0.1μF的基准电容性能不良所引起的。
　　根据以上分析，数字万用表的修理基本顺序应是：数字表头部→直流电压→直流电流→交流电压→交流电流→电阻档（包括蜂鸣器和检查二级管正压降）→Cx→HFE、F、H、T等。但也不可过分机械，有些明显能看出的问题，可以先处理。但在进行调校时，则一定要按照上述程序。
　　总之，一块故障万用表，经过适当的检测，首先要分析故障可能出现的部位，然后根据线路图找到故障位置进行更换和修复。因数字万用表是较精密的仪表，更换元件一定要用参数相同的元件，特别是更换A/D转换器，一定要采用生产厂家经严格筛选的集成块，否则将出现误差而达不到所需准确度。新换的A/D转换器，也需要按前面所述的方法进行检查，切不可因新而置信不疑。
　　目前，国内生产数字万用表的厂家甚多，质量也有优劣，对双面复铜板的质量问题，在修理中是不易发现的。树脂板的绝缘强度不够时，主要表现在测量高电压时误差较大，修理时要与分压电阻的阻值变化区别开来。遇到这种情况，最好是采用断路法，寻找故障点。对烧坏碳化的部分要清除干净，达到绝缘要求。遇到由双面连线因过渡孔断裂而引起不能输入信号时，容易与转换开关不良的现象混淆而难以分开，这类故障宜采用短路法寻找故障点。