示波器(Oscilloscope)是一種用于觀察和測量電信號波形變化的電子儀器。它通過將電壓信號隨時間的變化以圖形形式顯示在屏幕上,幫助用戶直觀分析信號的幅度、頻率、相位、失真等特性。**功能包括捕獲瞬態信號(如脈沖)、測量周期性波形的參數(如占空比、上升時間)、檢測噪聲或干擾等。現代示波器通常具備自動測量、數據存儲和協議解碼能力,是電子設計、維修和科研中不可或缺的工具。2.模擬示波器與數字示波器的區別模擬示波器通過陰極射線管(CRT)直接顯示連續信號,響應速度快,適合觀察實時變化的波形(如高頻射頻信號)。但功能單一,無法存儲數據。數字示波器(DSO)則將信號數字化處理,通過ADC(模數轉換器)采樣后顯示在液晶屏上,支持波形存儲、回放、數學運算(如FFT頻譜分析)和協議解析。雖然存在采樣率限制(奈奎斯特定理),但憑借靈活性和擴展性,數字示波器已成為主流。 中國中低端示波器(≤1GHz)國產化率達70%,領域(≥4GHz)仍由Keysight/Tektronix主導。86105A模塊示波器模式
帶寬限制功能應用:高帶寬示波器可開啟硬件濾波,抑制高頻噪聲(尤其對低頻電源紋波測量)14。??四、不同類型信號的帶寬選擇建議信號類型關鍵參數**小帶寬要求推薦帶寬典型應用場景正弦波**高頻率ff2f2f5f5f射頻測試、濾波器驗證方波/脈沖上升時間、數字電路調試高速串行信號比特率(fc+B)2(fc+B)(fc+B)(fc+B)雷達、5G通信電源紋波/噪聲噪聲頻率fnfn5fn5fn10fn10fn+12bit分辨率電源完整性分析??總結:示波器帶寬選擇需以信號**高頻率成分為**,結合上升時間和應用場景綜合決策。低頻/電源信號:優先選12bit高分辨率示波器(如RigolMSO8000),帶寬按10×fnoise10×fnoise配置14。高速數字信號:嚴格遵循,搭配高頻差分探頭227。極端快沿信號(如量子控制脈沖):需超高頻示波器(>200GHz)或光采樣技術(如EXFOPSO-200)。帶寬不足會系統性劣化測量結果,而過度追求高帶寬可能引入噪聲且增加成本。工程師應在精度與預算間平衡,同時確保探頭、接地等配套方案匹配。 Agilent83487A模塊示波器產品手冊示波器帶寬需覆蓋信號5次諧波(如測1GHz方波需5GHz帶寬) 29 。當前硅基工藝下,但成本劇增且良率低。
示波器**使用技巧1.基礎操作優化快速穩定波形:觸發設置:優先使用邊沿觸發(80%場景適用),觸發電平設為信號幅值的50%可快速穩定波形31。AutoScale:一鍵自動調整時基和垂直刻度,適合新手快速捕獲信號(如Multisim中的Ctrl+R+Space組合)。探頭校準:使用示波器校準端口(1kHz方波),調整探頭補償電容消除波形失真(過補償/欠補償現象)1016。2.高級測量技巧光標測量法:手動拖動X1/X2(時間)、Y1/Y2(電壓)光標,精細測量上升時間、峰峰值等參數,避免自動測量受噪聲干擾1016。數學通道應用:對雙通道信號進行A-B運算(差分測量)、FFT頻譜分析(識別諧波干擾),適合電源噪聲分析30。持久顯示(Persist):凍結瞬態信號(如脈沖群),便于捕捉偶發異常。3.特殊場景應對高頻信號測量:選用10x衰減探頭,減少電路負載;開啟帶寬限制(如250MHz)抑制高頻噪聲410。小信號放大:切換AC耦合濾除直流分量,配合垂直靈敏度微調(Alt+滾輪精細調節)。多信號對比:調整垂直位置(YPosition)分層顯示波形,避免重疊。
Tektronix80E09數字示波器和Tektronix80E07數字示波器是配有遠程采樣器的雙通道模塊,在60GHz帶寬時能夠實現低達450μVRMS的噪聲,在30GHz帶寬時能夠實現低達300μVRMS的噪聲。每個小型遠程采樣器連接到2米電纜上,大限度地降低電纜、探頭和夾具的影響,保證系統保真度。用戶可以選擇帶寬設置(在80E09上是60/40/30,在80E07上是30/20),提供了噪聲/帶寬的佳平衡。80E06和80E01分別是單通道70+和50GHz帶寬采樣模塊。80E06提供了寬的帶寬和快的上升時間及系統保真度。80E06和80E01都提供了±1.6V的杰出的大工作范圍。這兩個模塊都可以使用可選的2米擴展電纜,保證杰出的系統保真度和測量靈活性。在與泰克80SJNB抖動、噪聲和BER分析軟件一起使用時,這些模塊可以把抖動和噪聲分解成單獨的成分,洞察眼圖閉合的底層成因,高度準確地計算BER和三維眼圖輪廓。在與82A04相位參考模塊一起使用時,時基精度可以改善到低200fsRMS的抖動,加上300μVRMS的本底噪聲和14位分辨率,在測量中保證了高的信號保真度。數字熒光技術(DPO)可視化信號概率分布,揭示抖動/毛刺;波形捕獲率,影響偶發事件捕捉概率。
帶寬對不同信號類型的特異性影響1.正弦波信號影響機制:帶寬不足時,幅度測量誤差***。頻率接近帶寬時,誤差達30%;頻率達帶寬的1/5時,誤差仍約2%26。帶寬選擇:公式:BW≥2×fmaxBW≥2×fmax(**小要求),推薦BW≥5×fmaxBW≥5×fmax以控制誤差<2%13。例:測量100MHz正弦波,需≥500MHz帶寬示波器。2.方波/脈沖信號影響機制:方波由基波+奇次諧波構成。帶寬不足會濾除高次諧波,導致波形趨近正弦波,上升沿變緩,脈寬/占空比測量失真19。例:5MHz方波(含7次諧波35MHz)用200MHz帶寬示波器測量時,上升時間從873ps劣化至。帶寬選擇:關鍵參數:信號上升時間trtr和**高諧波頻率。公式:BW≥(單位:GHz/ns)BW≥(單位:GHz/ns)BW≥5×f基波(覆蓋3次以上諧波)BW≥5×f基波(覆蓋3次以上諧波)例:上升時間1ns的脈沖,需≥350MHz帶寬27。 國產普源示波器通過光纖授時+溫度補償實現10ps同步精度,仍落后泰克。Agilent54754A模塊示波器參數
示波器開發本質是高速硬件設計(前端/ADC/存儲)、實時信號處理(濾波/FFT/測量)與人機交互的三維融合。86105A模塊示波器模式
計量與校準實驗室(標準化機構)探頭校準依據《示波器電壓探頭校準規范》(JJF1437-2024),驗證差分探頭衰減比(如CATIII1000V安全認證)20。儀器合規性測試按國家標準(如GB/T15289-2013《數字存儲示波器通用規范》)檢測帶寬、采樣率等參數16。典型場所:省級計量科學研究院(如廣東省計量院)20企業校準中心(如Keysight標準實驗室)??實驗室建設要點與趨勢智能化升級:AI示波器(如泰克4系列MSO)自動識別1,200+種異常波形,減少人工分析耗時。多儀器融合:示波器+邏輯分析儀+頻譜儀一體化(R&SMXO5),簡化高速總線調試流程3。遠程協作:云平臺(KeysightInfiniiumVision)支持全球團隊共享波形數據。國產化進展:普源精電(Rigol)、鼎陽科技(Siglent)已突破2GHz帶寬技術,逐步替代進口設備16。示波器實驗室正從單一測量場景向智能交叉平臺演進,覆蓋教育、研發、生產、科研全鏈條,成為電子技術創新的底層支撐。 86105A模塊示波器模式