目錄

第十一問： 示波器的測量方法——光標測量

第十二問： 示波器的測量方法——自動測量

第十三問： 介紹常用的測量類型（一）

第十三問： 介紹常用的測量類型（二）

第十四問： 示波器垂直系統——什么是輸入耦合？

第十五問： 示波器垂直系統——什么是帶寬限制？

第十六問： 示波器垂直系統——探頭設置

第十七問： 示波器水平系統——采樣模式的選擇

第十八問： 示波器水平系統——什么是ZOOM模式

第十九問： 示波器水平系統——什么是滾屏（Roll）模式

第二十問： 示波器水平系統——什么是XY模式

第十一問： 示波器的測量方法——光標測量

示波器發展到現階段，已經不僅僅是在調試過程中觀察波形，更重要的是能很好的測量一些參數幫助大家優化設計方案，那么如何使用示波器來進行測量呢？

示波器常用的測量方法有三種：

刻度測量：像傳統的模擬示波器，根據視覺上波形所占格數進行評估，估測的準確度很低，只能做一些簡單的定性分析。

光標測量：光標測量的原理很簡單，通過移動總是成對出現的光標并從讀取它們的數值從而進行測量，光標測量雖然也是人為手動測量，會引入一定的人為誤差，但是相對噪聲較大的信號來說，光標測量可以人為的去忽略這部分噪聲，更能把握波形重點。下面來演示下光標測量：

演示1 （測量信號的峰峰值）

演示2（測量信號的周期）

第三種就是接下來要介紹的：自動測量。

第十二問： 示波器的測量方法——自動測量

當示波器正確捕獲波形后，示波器可以對波形參數進行自動測量，測量項包括信號的頻率、周期、幅度、相位等一系列參數。一般有以下幾個操作步驟：

（1）打開測量菜單“測量”、“Measure”或“Meas”

（2）選擇測量源，也就是選擇要測量的通道(Ch1、Ch2、Ch3、Ch4)。

（3）選擇測量項。

下面以三款示波器為例，列舉示波器進行自動測量的方法。

a、便攜示波器

（1）選擇面板上的“測量（Measure）”鍵， 顯示測量菜單。

(2)按“添加測量”。

(3)旋轉多功能旋鈕a選擇特定的測量。

b、手持示波器

（1）選擇面板上的“測量（Measure）”鍵， 顯示測量菜單。

（2）屏幕彈出測量類型菜單，按通道按鍵Ch1或Ch2選擇測量源點擊觸摸屏，選擇所需的測量類型。

第十三問： 介紹常用的測量類型（一）

上面已經講到了示波器的幾種測量方法，那么獲取的測量結果代表信號什么樣的信息呢？這兩節將對部分最常用的測量類型進行介紹。

上面是示波器的全測量結果：

頻率和周期：如果信號是重復的，那么它就會有重復的頻率。頻率用赫茲(Hz)表示，代表信號本身在一秒鐘內重復的次數，稱為每秒周期數。 重復的信號還有周期，即信號完成一個周期所需要的時間。

周期和頻率是倒數關系：周期=1/頻率 ；頻率=1/周期，例如上圖中，正弦波的頻率為50Hz，周期是20ms。

接下來的一些參數稍微復雜，我這里引入一個特殊波形方便理解

高值：整個波形中，取為100%的值，使用最小/最大法或矩形圖形法來計算

低值：整個波形中，取為0%的值，使用最小/最大法或矩形圖形法來計算

幅值：整個波形中測量，幅值=高（100%）-低（0%）

最大值：在整個波形中測量到的最高正峰值

最小值：在整個波形中測量到的最高負峰值

峰-峰值：整個波形測量中，峰-峰值=最大值-最小值

正向超調：正向超調=[ ( 最大值 - 高值 ) / 幅值 ]*100%

負向超調：正向超調=[ ( 低值 - 最小值 ) / 幅值 ]*100%

第十三問： 介紹常用的測量類型（二）

上升時間：波形第一個脈沖上升沿從幅值的10%上升到90%所需的時間

下降時間：波形第一個脈沖下降沿從幅值的90%下降到10%所需的時間

正脈沖寬度：波形中第一個正脈沖的測量值，取兩個50%幅值點之間的時間

負脈沖寬度：波形中第一個負脈沖的測量值，取兩個50%幅值點之間的時間

正占空比：波形的第一個周期的測量值——

正占空比=（波形正脈寬 / 周期）*100%

負占空比：波形的第一個周期的測量值——

負占空比=（波形負脈寬 / 周期）*100%

延遲：可以測量某個通道內部，或者通道間上升沿或下降沿之間的時沿，有多種有效的測量組合。

其他常見的測量值

平均值：整個波形的算術平方根

周期平均值：波形第一個周期的算術平方根

均方根：整個波形的實際均方根

周期均方根：波形第一個周期的時基均方根值

第十四問： 示波器垂直系統——什么是輸入耦合？

在前面的內容里，我們有談到示波器的設置，里面講到了簡單的波形調整（時基和幅度），其實示波器還有一些更復雜更有用的設置，下面我將分別介紹這些設置的含義和用途，希望能幫助大家更好的掌握。

耦合方式：耦合是指把電信號從一條電路接到另一條電路使用的方法。在這種情況下，輸入耦合方式是指外部信號從示波器輸入端口進入到內部電路的耦合方式。有以下三種方式：

直流（DC）耦合：顯示原始輸入信號的所有分量。

交流（AC）耦合：濾除輸入信號中的直流分量，只顯示交流分量。例如測試電源紋波。 （可以看到以零伏為中心的波形）

接地（GND）耦合：示波器自身斷開外部信號，將內部信號輸入端接地。（可以看到零伏位于屏幕上的哪個位置）

下圖中，我將通道1、2、3接上同一個疊加直流分量的交流信號，

通道1選擇直流（DC）耦合，

通道2選擇交流（AC）耦合，

通道3選擇接地（GND）耦合。

第十五問： 示波器垂直系統——什么是帶寬限制？

帶寬限制通常是人為的將高帶寬示波器限制在較低的帶寬，以濾除高頻的信號。我們通過限制帶寬，可以降低顯示的波形上有時出現的噪聲，得到更干凈的畫面信號。另外在消除噪聲的同時，帶寬限制還會降低或消除高頻信號部分。

常見的有 全帶寬、20M，部分機器上也有 高通濾波和低通濾波。

第十六問： 示波器垂直系統——探頭設置

在一般的示波器電壓探頭上，我們經常見有下圖中這種X1檔和X10檔選擇的小開關，另外在示波器內部的設置上，也經常有看到探頭選擇的菜單。那么這些設置到底有什么意義呢？

探頭檔位開關：

示波器探頭比例設置：

如果我們將探頭上的衰減倍率當作是除，那么示波器通道菜單里的探頭倍率可以比作除。

例如：被測電壓是10V，探頭的衰減檔位為X10，那么經過探頭的到達示波器的電壓就是1V。如果在示波器通道里設置探頭比例為10X，那么示波器顯示的測量值就是10V，同理，如果示波器的探頭比例是1X，示波器顯示測量值就是1V。

所以只有當探頭上的衰減倍率和示波器通道菜單里的探頭比例相符的情況下，才會顯示正確的測量結果。

附：

這里延伸一下，一般在首次購買示波器時，或是將不同品牌的探頭和示波器混用時，都會涉及到探頭補償問題，去年也有提到過，那么有沒有朋友想過探頭補償的原理呢？

X1檔位下的探頭可以比作是一段同軸電纜，所以X1檔位下不需要進行補償，可以用來觀察低頻的正弦波，但是不適用于測量數字電路，因為同軸電纜會有一定的電容（比較典型的是50pF/英尺）和電感，但只有很小的電阻，因此這是一個有很小阻尼的諧振電路。如果讓有著快速上升沿的數字信號通過它，信號會有“振鈴”現象。

第十七問： 示波器水平系統——采樣模式的選擇

水平系統除了之前提到的水平位置和水平刻度之外，還包括采樣模式、存儲深度，滾屏模式、ZOOM模式以及XY模式。其中說到采樣模式，在前面解答采樣率概念問題時，我們對采樣的原理進行的說明。

采樣模式控制著怎樣在樣點中生成波形點，理解這句話需要先明白幾個概念：

1. 樣點：將波形數字化得到的數字值；
2. 采樣間隔：指這些樣點之間的時間；
3. 波形點：最終構建波形的數字值；
4. 波形間隔：波形點之間的時間值差。

理解了這四個概念，也就理解了各個采樣方式的區別，下面具體介紹下最常用的幾種采樣方式。

A、 正常采樣：最簡單最常用的采樣模式，每個采樣間隔示波器會儲存一個采樣點作為波形顯示的一個點；

B、 平均采樣：平均模式下，示波器也是采樣正常采樣的模式，在每一個采樣間隔會存儲一個采樣點，然后進行點對點的多次平均，生成最終的顯示波形。這種模式可以在不損失帶寬的情況下減少噪聲，有利于對信號進行濾波測量。

C、 峰值采樣：示波器保存兩個波形間隔期間獲得的最小值樣點和最大值樣點，使用這樣的樣點作為兩個對應的波形點。峰值模式可以有效的觀察到偶爾發生的窄脈沖或者毛刺，但不能應用于測量。

D、 包絡模式：包絡模式下可以看到數次采樣到的波形疊加效果，在指定的N次采集中，對每個相同位置捕獲其最大值和最小值加以顯示。包絡方式常用來觀察信號噪聲和抖動現象。

第十八問： 示波器水平系統——什么是ZOOM模式

示波器可以通過各種各樣的視圖模式來觀察波形，其中就有ZOOM模式，那么在什么情況下，我們要用到ZOOM模式呢？

如果我們在水平時基較大的情況下，截取了一屏密集的波形，然后想要在觀察其中一小部分波形細節的同時，又想知道它在整體的哪一個位置，這個時候就可以用ZOOM模式。下面貼個圖方便大家理解，上部分是整體的波形，下面是其中一小部分的波形細節。

第十九問： 示波器水平系統——什么是滾屏（Roll）模式

滾動模式有幾個特點，理解了這幾個特點，也就明白了它的用途：

大時基檔位，連續采樣，無采樣死區，邊采樣變現實，不需要觸發，波形始終是滾動狀態

通常用于低頻信號的顯示和觀察，具體如下圖

第二十問： 示波器水平系統——什么是XY模式

X-Y模式，通稱李沙育圖形

示波器的兩個通道各輸入一個信號,在同一時刻,示波器把其中一個通道得到的值作為X軸值,另一個通道的值作為Y軸值,這兩個值形成的坐標點上就會顯示一個波形點,信號連續輸入,波形點軌跡就形成一個波形圖。

XY模式最常用是用來直觀的察看CH1和CH2信號的頻率比、相位差等參數。下圖給出了相位差測量的原理圖：

根據sinθ=A/B或C/D，其中θ為通道間的相差角，A，B，C，D的定義見上圖。因此可以得出相差角，即：

θ=±arcsin (A/B) 或±arcsin( C/D)

下面是相位差為90°的兩個正弦波，切換XY模式得到的圖形剛好是一個圓形: