玩转示波器不是梦，掌握高保真捕获信号的6大原则

安防电子行业快速发展，对测试测量的需求呈现快速增长的趋势。电子元件技术网和我爱方案网近期举办上，特别邀请罗德与施瓦茨公司德专家汪进进先生现场分享诀窍，让设计工程师们用好示波器，快速提高工作效率。

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安防电子在测试测量方面的需求呈现快速增长的趋势。大的安防电子公司，都在引进更高端的测试器设备。我今天分享的是每一位工程师每一天都要使用的工具示波器，可以称之为每一家公司的眼睛，是每一家公司刚性需求的仪器，怎么用才能用好呢？

其实不难，掌握高保真捕获信号的6大原则就能行！这6大原则中，有两条最重要，我总结成14个字原则，前7个字是最小化量化误差，后7个字是时刻警惕采样率。

示波器的本质是看电压识别时间变化的仪器，它的原理很简单，信号通过探头采集之后，经过放大、提高，离散化，最后显示给你看。横坐标的是时间，纵坐标是电压。这个是本质。所以我们测量的时候，要对横纵坐标进行区别。

第一个原则是最小化量化误差，尽量让波形占满栅格，充分利用ADC范围。

我们复习一下示波器的基本原理，把模拟信号变成影响点的各个。在数字空间里，永远都有0和1，每一个0和1代表的电压的大小是多少呢？通常是8位的0和1组成一个电压。电阻里的电源的电压是400伏，还是低压5毫伏，都可以进行量化。每一个0和1代表的电压是多少呢？这个是最小有利的比特位。特殊讲，就是示波器的每一个路径，示波器乘1111111，变成了11111110，最后一位从1变成0的跳变，代表了电压的大小是多少呢？是取决于平时用示波级的量程。如果示波器1伏每格的时候，你0和1的跳变大约是30毫伏的变化。这个是示波器外边的电压的变化，30毫伏的电压对示波器是没有影响的，示波器感觉不到。这个就像平时用1厘米的刻度尺来测量头发的时候发现无法测量，这个是基本的道理。

示波器是一个带有波形显示的电压表，当我们用一个万用表来测量电压的时候，如果测量是18毫伏的电压，量程是200伏的档位，测量是0.01伏，就是这个道理。所以在我们用万用表的时候，我们会下意识的用工程师的本能把量程拉小。示波角也是这个道理。测量电压的时候，我们有正选波，这个是1/2的话，这个放大之后就是我们说的误差。左边测的结果可能是100伏，右边可能是98伏，有时候差得会更大。

举个例子，当我们把示波器的探头和地上短路的时候，示波器放在全封闭的环境里，这个时候示波器的结果就是理论上的零伏电路。这个时候你测的电压，示波器测的结果的峰值是多少，示波器加上探头，探头短路，这个时候示波器的结果是多少？示波器的结果是取决于你的设置，可能是30伏，我想30伏可能很多人不相信，我刚好卖的10年的示波器，有一次我遇到了一个客户，他买了探头回去之后，探头一短路，就发现了30伏的值，老板有说要退货，我后来花半个小时给他解释原理，我说这个是原理问题，这个故事是经常发生的。

很多人觉得不可思议，为什么零伏的测试信号是30伏呢？就是这个原因。因为半导体的制作工艺的原因就是这里。当100伏/格的时候，正常测量的范围是800伏除以256，最终结果差不多是30。这个是高压测量的例子。所以平时用示波器测量电源的文波的时候，我们应该怎么做？如果是测量3.3伏的电流波，永远要把探头在地上的帽子拔掉，这个用短的地环。如果测1.8伏以下的电流波，纹波只有3豪伏以下的时候怎么做？勇敢要把探头拔掉。为什么？因为很多探头插上去之后，最小是1毫伏/格，直接就变成了10毫伏/格，你的示波器的量化、噪声，加上随机噪声，远远的大于你的被测信号的噪声，测量的结果就失去意义了。所以我们讲的第一个原则就是量化最小测量误差。

我们公司的示波器有什么特点？我们的高端的示波器上，有效的ADC的倍数可以达到7位，到这个指标的时候，如果不再做下面的阐述，下面就没有概念，刚才讲的示波器只有7位，其实大家知道一个示波器理论上是没有8位，对于一个20倍的示波器，可以做到5到6之间，很难做到6位。第一代的示波器，通常做到的指标是6位，而我们可以做到7位。因为我们是高级工程师，在示波器里面有非常多的积累。传统的示波器是10个G，但是实际上是由N个25兆的单个晶元的ADC合成的。我们公司花了8年的时间进入示波器的市场，我们设计出单核的芯片，达到了10个G，这个是不可思议的成就。所以我们可以实现位数是7位。

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