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
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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0.01伏fu
，就jiu是shi這zhe個ge道dao理li。所suo以yi在zai我wo們men用yong萬wan用yong表biao的de時shi候hou，我wo們men會hui下xia意yi識shi的de用yong工gong程cheng師shi的de本ben能neng把ba量liang程cheng拉la小xiao。示shi波bo角jiao也ye是shi這zhe個ge道dao理li。測ce量liang電dian壓ya的de時shi候hou，我wo們men有you正zheng選xuan波bo，這zhe個ge是shi1/2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shi30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shi6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(dao)3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0.35乘cheng以yi時shi間jian。因yin此ci帶dai寬kuan越yue高gao
，上shang升sheng時shi間jian越yue小xiao。這zhe個ge地di方fang也ye是shi我wo們men任ren何he一yi個ge人ren參can加jia過guo示shi波bo器qi的de設she計ji都dou知zhi道dao的de數shu據ju。實shi際ji測ce量liang的de時shi間jian和he正zheng常chang的de時shi間jian會hui存cun在zai這zhe樣yang的de一yi個ge平ping方fang和he的de關guan係xi，這zhe個ge會hui產chan生sheng接jie近jin5%dewucha。zhegeshifeichangyoumingdegongshi，zhegeshitongguogaosilaituidaochulaide。wentishiwomenrenheshihoudouyaokaolvdaoxingjiabi，yinweishiboqibushilixiangdeyiqi，shiboqibenshen，yijishiboqidetantou，shiboqibenshenyouyigedizhao，tantoushiyigequanzhao，hekongjianfusheouhedefangshi，huiganyinghenduodezaosheng

，dangshiboqihetantouganyinglezaoshengxinhaodenengliangyuanyuandayuzhenzhengdebeicedexinhaonengliangdeshihou，zhegeshihouxingjiabitaixiao，daikuanyuegao，cedejieguoyuecha。zhegejiushihenduogongsidaidaixiangchuangaosudaikuanyaoxianzhi20兆的原因。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0.35乘cheng以yi時shi間jian。因yin此ci帶dai寬kuan越yue高gao，上shang升sheng時shi間jian越yue小xiao。這zhe個ge地di方fang也ye是shi我wo們men任ren何he一yi個ge人ren參can加jia過guo示shi波bo器qi的de設she計ji都dou知zhi道dao的de數shu據ju。實shi際ji測ce量liang的de時shi間jian和he正zheng常chang的de時shi間jian會hui存cun在zai這zhe樣yang的de一yi個ge平ping方fang和he的de關guan係xi
，這zhe個ge會hui產chan生sheng接jie近jin5%dewucha。zhegeshifeichangyoumingdegongshi，zhegeshitongguogaosilaituidaochulaide。wentishiwomenrenheshihoudouyaokaolvdaoxingjiabi

，yinweishiboqibushilixiangdeyiqi，shiboqibenshen，yijishiboqidetantou，shiboqibenshenyouyigedizhao
，tantoushiyigequanzhao

，hekongjianfusheouhedefangshi，huiganyinghenduodezaosheng，dangshiboqihetantouganyinglezaoshengxinhaodenengliangyuanyuandayuzhenzhengdebeicedexinhaonengliangdeshihou，zhegeshihouxingjiabitaixiao，daikuanyuegao，cedejieguoyuecha。zhegejiushihenduogongsidaidaixiangchuangaosudaikuanyaoxianzhi20兆的原因。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。
   
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，keyijiangsangexiaoshi。yinweishijiandeguanxijiubuxishuole。woxiangshuodeyigeguandianshirenheyigeceliangdebenzhidoushichaduceliang
，zhegeguandiandajiadouyaojizhu，napaninachuyigewuyuantantou，zhegedihaishizhegedi，zhegedizhishiwoduitantoufenyadecankaodian。

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220fude，dijianzhihou，shiboqibenshenbushizhegegainiandedi。danshihenduoshihouyinweishiboqizhenzhengjierudaochazuoshangdedi，bushigainianshangdedi
，henduoshihouzaizuoyigejiekouhuigenghao。renhedeceliangdoushichaduceliang。yinciwomenyaojizhu，suoyouwentidoushixianlandewenti。tantoudewentijiejuejigewenti
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，因yin為wei會hui把ba電dian路lu拉la寬kuan。因yin為wei探tan頭tou本ben質zhi上shang是shi你ni的de探tan頭tou的de等deng效xiao電dian路lu，並bing聯lian在zai電dian路lu上shang麵mian，會hui吸xi收shou電dian
，打da垮kua電dian路lu。大da家jia要yao注zhu意yi這zhe個ge影ying響xiang。

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。