示波器知识百问六 示波器是如何工作的

31． 示波器指标中的带宽如何理解？ 

答：带宽是示波器的基本指标，和放大器带宽的定义一样，是所谓的－3dB点，即，在示波器的输入加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽。也就是说，使用100MHz带宽的示波器测量1V，100MHz的正弦波，得到的幅度只有0.707V。这还只是正弦波的情形。因此，我们在选择示波器的时候，为达到一定的测量精度，应该选择信号最高频率5倍的带宽。 

32． 测量系统的总带宽如何获得？ 

答：测量系统的总带宽＝0.35/上升时间(1GHz以下示波器)。 

33． 在带宽一定的条件下，采样频率太大是否也没有太大的意义？ 

答：带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。使用泰克的示波器每个被测信号周期只需2.5个点就能够最大限度的重构波形。其它一些示波器需要大于4个样点/周期，即100MHZ带宽示波器单次采集至少需要400MS/s的采样率，有些示波器甚至需要10个点（线性内插技术）才能保证采集信号有意义。 

34． 所谓高斯响应示波器和平坦响应示波器各有何优缺点和适合的领域？ 

答：在示波器的规范中并没有平坦相应和高斯相应的指标。在示波器中会出现类似的比较或探讨，可能有如下原因： 

众所周知，示波器是时域的仪器，从泰克发明第一台可触发的模拟示波器以来，示波器的带宽一直是较为重要的指标，它是指示波器内部的前置放大器的模拟带宽。但是，示波器带宽的定义却是频域的定义，即正弦波幅度衰减到-3dB点时的频率点。一个复杂高速信号含有丰富的频谱分量，如果需要精确测量信号，必须知道它们的每一个频谱分量的幅度和相位，所以示波器的幅频特性和相频特性非常重要。 

从最近几年的发展来看，目前数字示波器的带宽越做越高，从泰克2000年推出TDS7000 4GHZ带宽示波器，2001年推出TDS6000 6GHZ带宽示波器， 2003年推出TDS7704B 7GHZ带宽示波器，到最近TDS6804B 8GHZ带宽示波器，带宽几乎每年都在提升。当示波器带宽到达几个GHZ时，前置放大器作为模拟器件，保证良好的幅频和相频特性越来越难，泰克是掌握这一最关键技术的唯一公司。有些厂商无法做到，就不得不采用其它的一些方法来修补模拟器件带宽的不足，获得更高的带宽，频响曲线自然发生变化。 

随着目前各种高速信号越来越多，信号速率越来越快，对实时示波器提出了新的要求，示波器厂商的数字示波器中也出现了一些新的技术，最显著的是示波器通过数字信号处理技术（DSP）来得到更好的性能。DSP就在数字示波器主要应用包括： 

增强带宽 

更快的上升时间 

增益和波形校准与改善 

幅度和相位的改善 

光参考接收机归一化 

其中泰克的第三代示波器（DPO）就是DSP技术的可以体现。合理的利用DSP可以提升示波器测试的信号保真度。 

但是，DSP技术的使用会是每一个示波器的使用者产生迷惑，特别是在“带宽是否可以通过DSP可以提升”，“ 示波器的带宽是模拟带宽，和DSP技术有何关系”，“当前的示波器带宽到底是模拟带宽还是DSP带宽？” “DSP技术带来的负面效应是什么？” 

在泰克较新的TDS6804B 8GHZ带宽的示波器中的模拟带宽是7GHZ，通过DSP增强后的带宽是8GHZ，为了保证每一个测试人员对这两种方式的理解，在TDS6804B中可以打开和关闭DSP的带宽增强功能。泰克将DSP增强带宽带来的优点和问题告诉每一个测试人员，帮助测试人员理解模拟带宽和DSP增强带宽的测试结果，更好的进行高速信号测试。 

35． 除高斯响应示波器和平坦响应示波器之外，还有基于其它响应的示波器吗？  空间噪声对示波器探头的影响是存在的。相信大多数同行，都会有经验，在测量电路的电源纹波时，我们经常在示波器中测量到空间噪声。

当我们将示波器探头与地线(鳄鱼夹)短路“鳄鱼夹咬合探头”，尝试将探头靠近电路板，我们可以从示波器上探测到空间噪声。我们一般倾向认为，这是因为探头的鳄鱼夹地线，构成了一根“天线”，接收来自空间辐射的缘故。

特别是，如果板上存在DC/DC电路，我们将咬合探头越靠近DC/DC芯片，我们将能够得到一个特别清晰的波形，无疑的，这是DC/DC的空间噪声，在我们测试的电路板上，这个纹波甚至可以达到60mVpp(当“天线”非常靠近DC/DC时)。

因此，如果我们使用示波器上的地线(鳄鱼夹线)，在电源纹波测量，特别是存在DC/DC电路板的测量时，无可避免，我们将受到主要由于DC/DC电路造成的空间噪声的影响。无论我们测量电路板上的那个触点，甚至是GND点，我们将清楚看到这个纹波的存在。在我们的测试板上，这个纹波大小一般为15~20mVpp。特别要注意的是，纹波波形与DC/DC的噪声是基本相同的。

解决方式

一个简单常用的技巧就是，测量的过程，不要使用如此长的鳄鱼夹地线，将它遗忘掉。在探头间隔2mm不到的地金属环上，用焊锡缠绕数圈，焊锡丝长度尽量短，另一头焊在电路板上，距离测量点较近的GND即可。

使用这个简单的方式，我们将来自DC/DC的空间噪声降到5mVpp。应注意，“尽量短”的焊锡长度是重要的，哪怕长度多出5mm，在我们的测试中，都能够显著将DC/DC波形的空间噪声的影响提升数倍。