高速數(shù)字信號(hào)(如PCIe、)需驗(yàn)證眼圖、上升時(shí)間、過沖和振鈴等參數(shù)。示波器通過高采樣率(如100GS/s)捕獲波形細(xì)節(jié),眼圖模式統(tǒng)計(jì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)符號(hào)的疊加效果,評(píng)估噪聲容限和抖動(dòng)。TDR(時(shí)域反射)功能可定位傳輸線阻抗突變點(diǎn)(如PCB走線斷裂),上升時(shí)間測(cè)量(10%-90%)反映信號(hào)的邊沿陡度,直接影響時(shí)序余量。5.頻譜分析與諧波檢測(cè)通過FFT(快速傅里葉變換),示波器將時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域頻譜,識(shí)別基波和諧波成分。例如,開關(guān)電源的開關(guān)頻率諧波可能干擾通信設(shè)備,THD(總諧波失真)計(jì)算可量化非線性失真。RBW(分辨率帶寬)設(shè)置影響頻率分辨率,窗函數(shù)(如Hanning窗)減少頻譜泄露。此功能適用于EMI預(yù)測(cè)試、音頻設(shè)備調(diào)諧及振動(dòng)分析。示波器配合電流探頭可測(cè)量瞬時(shí)功率(P(t)=V(t)×I(t))及平均功率。積分功能計(jì)算能耗(E=∫P(t)dt),F(xiàn)FT分析功率因數(shù)和諧波含量。在開關(guān)電源測(cè)試中,可同步捕獲輸入/輸出波形,計(jì)算轉(zhuǎn)換效率(η=P_out/P_in)。三相功率分析需至少3通道示波器,支持矢量運(yùn)算和平衡度評(píng)估。示波器開發(fā)本質(zhì)是高速硬件設(shè)計(jì)(前端/ADC/存儲(chǔ))、實(shí)時(shí)信號(hào)處理(濾波/FFT/測(cè)量)與人機(jī)交互的三維融合。AgilentInfiniium UXR 系列示波器原理
存儲(chǔ)深度指示波器單次捕獲的采樣點(diǎn)數(shù)(如1Mpts)。深度越大,在相同時(shí)基下可保留更高時(shí)間分辨率,適合捕獲長(zhǎng)時(shí)間窗口內(nèi)的瞬態(tài)事件(如偶發(fā)毛刺)。但大存儲(chǔ)深度會(huì)降低波形刷新率,需權(quán)衡處理速度與細(xì)節(jié)需求。分段存儲(chǔ)功能可將內(nèi)存劃分為多個(gè)片段,*保存觸發(fā)前后的有效數(shù)據(jù)。14.示波器的自動(dòng)測(cè)量與數(shù)學(xué)運(yùn)算功能現(xiàn)代示波器提供30種以上自動(dòng)測(cè)量項(xiàng)(如頻率、周期、上升時(shí)間、均方根值)。數(shù)學(xué)運(yùn)算功能支持通道間加減乘除、積分微分、FFT頻譜分析。例如,用“A-B”模式抵消探頭接地噪聲,或?qū)﹄娏骱碗妷翰ㄐ畏e分計(jì)算功率消耗。自定義公式功能可擴(kuò)展分析能力。15.示波器在醫(yī)療電子設(shè)備測(cè)試中的角色醫(yī)療設(shè)備(如心電圖機(jī)、超聲發(fā)生器)需嚴(yán)格符合安全與性能標(biāo)準(zhǔn)。示波器可測(cè)量ECG模擬器的輸出波形是否符合幅度(1-2mV)和頻率()要求,檢測(cè)除顫器脈沖能量,或分析超聲探頭的驅(qū)動(dòng)信號(hào)諧波成分。高壓隔離和浮動(dòng)測(cè)量功能是醫(yī)療應(yīng)用的關(guān)鍵需求。 AgilentInfiniium UXR 系列示波器原理示波器+邏輯分析儀+協(xié)議分析儀三合一(如RIGOL MSO8000),降低開發(fā)調(diào)試復(fù)雜度 。
觸發(fā)系統(tǒng)決定何時(shí)開始捕獲波形。當(dāng)信號(hào)滿足預(yù)設(shè)條件(如邊沿、電壓閾值)時(shí),觸發(fā)電路啟動(dòng)水平掃描(模擬)或存儲(chǔ)采樣數(shù)據(jù)(數(shù)字)。例如,邊沿觸發(fā)檢測(cè)上升沿超過1V時(shí)啟動(dòng)。高級(jí)觸發(fā)包括脈寬觸發(fā)(*捕獲寬度>100ns的脈沖)、窗口觸發(fā)(電壓在0-5V之間)和協(xié)議觸發(fā)(如SPI的特定指令)。觸發(fā)抑制(Hold-off)功能可避免在復(fù)雜信號(hào)中誤觸發(fā)。4.水平時(shí)基與掃描控制水平系統(tǒng)控制時(shí)間軸掃描速度(時(shí)間/格)。在模擬示波器中,掃描發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波電壓驅(qū)動(dòng)水平偏轉(zhuǎn)板,速度由“TIME/DIV”旋鈕調(diào)節(jié)。數(shù)字示波器中,時(shí)基決定采樣間隔和存儲(chǔ)深度分配。例如,1ms/div時(shí),10格屏幕覆蓋10ms波形,若采樣率1MS/s,則需存儲(chǔ)10,000個(gè)點(diǎn)。滾動(dòng)模式連續(xù)更新波形,單次觸發(fā)模式捕獲瞬態(tài)事件。5.模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的關(guān)鍵作用數(shù)字示波器的ADC將模擬信號(hào)數(shù)字化。例如,8位ADC將輸入電壓分為256級(jí)(0-255)。采樣率(如1GS/s)決定每秒捕獲的樣本數(shù)。奈奎斯特定理要求采樣率至少為信號(hào)比較高頻率的2倍,否則出現(xiàn)混疊失真。交錯(cuò)采樣技術(shù)使用多片ADC交替工作,提升等效采樣率。存儲(chǔ)深度決定了單次捕獲的時(shí)間窗口(如1Mpts存儲(chǔ)深度在1GS/s下可記錄1ms數(shù)據(jù))。
未來已來——智能化與云聯(lián)動(dòng)的重構(gòu)下一代示波器正經(jīng)歷三大范式**:AI深度嵌入:本地化機(jī)器學(xué)習(xí)模型(如R&SMXO5的故障預(yù)測(cè)),實(shí)時(shí)比對(duì)10萬(wàn)組歷史波形庫(kù);云協(xié)作生態(tài):KeysightInfiniiumVision支持全球團(tuán)隊(duì)共享波形數(shù)據(jù),遠(yuǎn)程協(xié)作調(diào)試;多儀器融合:示波器+頻譜儀+邏輯分析儀一體化(如TeledyneLeCroyWaveProHD),減少信號(hào)路徑損耗。量子測(cè)量領(lǐng)域更醞釀?lì)嵏玻汗饬孔颖忍刈x取需亞納米級(jí)時(shí)間分辨率,催生新型低溫超導(dǎo)示波器(如瑞士聯(lián)邦理工原型機(jī))。從工具到智能伙伴,示波器的進(jìn)化永無止境。每段聚焦**維度,技術(shù)參數(shù)嚴(yán)格參照2025年旗艦機(jī)型(如KeysightUXR/TekMSO6B),應(yīng)用案例源自光通信/新能源汽車/半導(dǎo)體等真實(shí)場(chǎng)景,兼具深度與前沿視野。 示波器帶寬需覆蓋信號(hào)5次諧波(如測(cè)1GHz方波需5GHz帶寬) 29 。當(dāng)前硅基工藝下,但成本劇增且良率低。
示波器帶寬的選擇直接影響不同類型信號(hào)測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。帶寬不足會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真、細(xì)節(jié)丟失和測(cè)量誤差,而過高帶寬可能引入額外噪聲。以下是針對(duì)不同信號(hào)類型的詳細(xì)分析及帶寬選擇建議:??一、帶寬不足對(duì)各類信號(hào)的共性影響幅度衰減所有信號(hào)在接近示波器帶寬極限時(shí)均會(huì)出現(xiàn)幅度衰減。當(dāng)信號(hào)頻率達(dá)到帶寬值時(shí),幅度衰減至真實(shí)值的(-3dB點(diǎn))13。例如,100MHz正弦波用100MHz帶寬示波器測(cè)量時(shí),幅值誤差達(dá)30%1。上升時(shí)間失真示波器上升時(shí)間tr≈≈(BW單位為GHz)。帶寬不足會(huì)延長(zhǎng)測(cè)量到的信號(hào)上升時(shí)間,導(dǎo)致快沿信號(hào)(如數(shù)字脈沖)的時(shí)序分析失效。例:真實(shí)上升時(shí)間1ns的信號(hào),用350MHz帶寬示波器測(cè)量時(shí),測(cè)得值達(dá)(誤差40%)1。高頻細(xì)節(jié)丟失信號(hào)的高次諧波被濾除,波形平滑化,無法反映真實(shí)細(xì)節(jié)(如振鈴、過沖)12。 存儲(chǔ)深度:決定可分析的時(shí)間窗口(如10Mpts存儲(chǔ)深度支持長(zhǎng)時(shí)序分析),F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流管理 21 。是德N1092E示波器模式
例如,是德科技示波器采用后臺(tái)校準(zhǔn)算法,實(shí)時(shí)更新校正系數(shù)。AgilentInfiniium UXR 系列示波器原理
示波器通過多維度信號(hào)采集和分析技術(shù)實(shí)現(xiàn)波束成形測(cè)試,確保天線陣列的相位一致性、幅度控制精確性及動(dòng)態(tài)波束指向性能。以下是具體方法與技術(shù)實(shí)現(xiàn):1.多通道同步信號(hào)采集MassiveMIMO系統(tǒng)依賴大規(guī)模天線陣列(如64/128通道)的動(dòng)態(tài)協(xié)同工作。示波器需支持多通道同步采集功能,例如羅德與施瓦茨的R&S®RTP系列示波器可同時(shí)捕獲4-16個(gè)通道的射頻信號(hào),各通道間時(shí)延誤差控制在皮秒級(jí)714。實(shí)現(xiàn)步驟:將示波器探頭分別連接至天線陣列的輸出端口;使用觸發(fā)同步技術(shù)(如參考信號(hào)觸發(fā))鎖定特定OFDM符號(hào);捕獲各通道信號(hào)的時(shí)域波形,對(duì)比相位和幅度差異。關(guān)鍵參數(shù):通道間相位差需小于±1°,幅度波動(dòng)控制在±。示波器結(jié)合快速傅里葉變換(FFT)和矢量信號(hào)分析功能,驗(yàn)證天線陣列的相位對(duì)齊及波束動(dòng)態(tài)調(diào)整能力:相位一致性測(cè)試:通過FFT提取各通道載波的相位信息,利用數(shù)學(xué)運(yùn)算功能(如通道間相位差計(jì)算)生成校準(zhǔn)報(bào)告。例如,KeysightN9040B信號(hào)分析儀可配合示波器實(shí)現(xiàn)多通道相位的自動(dòng)校準(zhǔn)7。波束動(dòng)態(tài)特性:設(shè)置示波器的滾動(dòng)模式或分段存儲(chǔ)功能,捕捉波束切換的瞬時(shí)響應(yīng)(如從用戶A切換到用戶B的時(shí)延),分析波束指向的穩(wěn)定性7。 AgilentInfiniium UXR 系列示波器原理