2021年11月05日 | 示波器的六大高级使用技巧的正确打开姿势

前几天一篇文章“90%的工程师不会用示波器”引起了强烈反响。也有不少网友通过留言的方式回答了文中的几个问题，看来还得给大家普及一下示波器，今天安泰测试和大家聊聊“使用示波器的正确姿势”

那我们先看看示波器是什么？主要的用途是什么？

示波器的主要用途就是将随时间变化的电信号以图形的方式画出来，多数的示波器是用时间为x轴，电压为y轴产生的二维图形。

在示波器屏幕周边的控制按钮可以调节图形的显示比例，显示的横轴和纵轴刻度都能够调节，这样就可以对信号在时间和幅度两个维度进行缩放查看，还有可以调节“触发”的旋钮，帮助“稳定”波形的显示。

无论您从事哪个行业或处于何种应用环境，这些功能都可以帮助您更深入地了解设计。所有 InfiniiVision 示波器，包括1000 X 系列示波器，都提供这些功能。 了解以下知识，您将可以更高效地执行测试：

1. 使用快速傅里叶变换（FFT）发现隐藏的错误

2. 在执行测试之前仿真算术运算

3. 使用波特图表征器件输出

4. 远程连接和控制示波器

5. 使用水平模式获得新视角

6. 使用采集模式以不同方式分析样本

技巧 1 使用快速傅里叶变换（FFT）发现隐藏的错误

快速傅里叶变换（FFT）可能是示波器上使用最广泛的数学变换方法。因此，在我们的大多数示波器上都配有专用的 FFT 按钮，甚至在本电子书中也有专门的章节来讨论 FFT 方法。该功能之所以如此普遍，原因在于它赋予您全新的视角（即频域）来观察信号。

以前，您执行 FFT 分析时需要使用射频仪器，而如今，该功能已经是现代化示波器内置的常用功能。FFT 主要用来分析频率分量和可能存在的毛刺。当您使用标准示波器的时域功能时，可能看不到这些细节。

但是使用 FFT 分析，您可以查看构成信号的各种分量的频率与功率。

技巧 2 在执行测试之前仿真算术运算

测量现有信号具有十分重要的意义，但如果需要修改信号呢？在器件实物上执行修改，通常成本会太高，而且花费的时间也太长。如非绝对必要，您不会考虑变更设计。在对器件做出实际更改之前，最好通过算术运算来仿真设计变更或预测输出结果。

算术运算的用途有很多。比如：

• 查看两个信号通过差分放大器后有什么变化

• 分析如果电路中添加了低通滤波器，您的器件会产生什么响应

技巧 3 使用波特图表征器件输出

有些器件的输出与输入有直接关系，您在测试此类器件时，必须分析它在各种频率和幅度的输入信号下的响应特性。对于无源滤波器、放大器、开关电源和音频系统等器件，这一点尤为重要。如果不执行该分析，那么很可能在某些输入条件下，器件会发生故障。您肯定不希望客户发现这种情况！

Keysight InfiniiVision 示波器的频率响应分析功能使用波特图来显示系统的增益和相位。您可以很快看到增益或相位中是否出现异常峰值。如果出现了多余的峰值，就表明在输入某些频率的信号时，您的设计会出现问题。您可能需要重新进行设计，所以一定要在设计过程中尽早执行这一分析。

技巧 4 远程连接

您只需要在示波器上连好键盘并打开网站，即可远程连接示波器。有很多应用需要局域网连通性功能，例如监测仪器、远程控制仪器或执行自动化测试等等。

无论您是在教育实验室、设计室还是制造车间内工作，局域网都可以帮助您改善流程。它可以让您灵活选择工作时间和工作地点。通过局域网连通性功能，多位工程师可以同时远程连接和使用示波器。这样，学生和同事不管身在哪里，都能共享使用设备开展项目工作，最终节省预算。

您不仅可以通过局域网向仪器发送远程命令，还可以在计算机上通过实际仪器屏幕和仿真的控制硬键来全方位控制仪器。

此外，您还可以轻松地连接到计算机应用软件，如 BenchVue。这样，您就可以使用 TestFlow 功能快速开发自定义的自动化测试，捕获和记录测量数据，并导出结果进行离线分析。

技巧 5 使用水平模式获得新视角

通过从不同的角度观察信号，可以直观地了解您的器件在各种情况下的响应特性。它具有三种不同的“水平模式”，可以为您观察信号提供独特的视角。每种模式都有不同的用途和适用范围：

XY 模式

XY 模式，有时又称为李萨如（Lissajous）图形，是一种非常常用的水平模式。您可以将波形绘制为通道 1 幅度与通道 2 幅度的关系图，而不是绘制为幅度（通常是电压）随时间变化的图形。这样，您就可以通过对比电压与电压、电压与电流，甚至流量与压力来分析波形。

该模式的一些常见用途包括：

• 分析半导体器件的电压与电流

• 在生产车间，XY 测试图形可以让工程师快速了解器件是否出现制造误差

• 表征两个信号之间的频率和相位关系。圆圈表示信号的相位相差 90°。右侧的椭圆则表示有 45° 相移。

滚动模式

这个模式的工作原理类似于绘制条形图。它适用于频率极低（有时只有几 Hz 或更低）的波形。当频率很低时，可能没有时间等待并记录整个波形，尤其是当您所使用的调试信号可能会改变屏幕上的输出结果时。您必须了解信号如何随时间变化，而不是等待示波器一次一个地捕获结果并绘制成图。在时间标度设置为较慢标度时，某些示波器会自动切换到滚动模式。

此模式非常适合用于分析占空比、两个信号的长期关系、直流线路中的漂移，以及电源中的开关特性等特性。请记住，该模式不是通过触发激活的，仅用于直观地查看波形变化，而不是进行详细测量。

缩放模式

缩放模式非常容易理解。当您想从长时间捕获结果中截取一小部分放大显示和分析时，就可以使用该模式。在此模式下，您可以在放大的窗口内执行测量和算术运算（这种技术称为选通）。

技巧 6 使用采集模式以不同方式

分析样本

为了确保分析没有遗漏任何信息，您必须使用各种采集模式进行分析，全面了解信号的优缺点。采集模式从根本上改变示波器的采样方法，以便分析不同的信号特征。

常规

这是最常用的日常测量模式。它以指定的采样率采集样本，并在每次发生触发事件时将所有采样显示在屏幕上。它没有发生重大的警告事件，因而是最安全的使用模式。

平均

该模式捕获多个波形并求取平均值。它非常适合用于测量周期性信号，如时钟或任何会产生稳定触发条件的信号。它主要用于找出隐藏的瞬态噪声或毛刺，使您可以查看真实的基础信号。但是，正以为如此，这个模式不适合一般调试，而只适合快速查看您的真实信号。

高分辨率

这是另一种平均模式。然而，它不是波形与波形的平均，而是点对点的平均。在此模式下，您可以捕获毛刺和非周期性的信号，同时仍然可以减少信号上的一些随机噪声。

分段

这是一种独有模式，专门用于捕获脉冲、罕见事件或偶发毛刺。在常规采集模式下捕获偶发事件，偶发事件之间会间隔很长的时间，浪费了大量的存储器空间。通过使用分段存储器，您无需存储这段时间内的信号，而专门存储要分析的信号部分，甚至可以采集更多的细节。

了解更多，尝试使用各种采样率设置来分析信号。阅读本文，详细了解每种采集模式分别能够为您带来何种帮助。

总结

您在日常调试中使用的示波器通常有一些高级功能，不过您以前可能没有想过要使用这些功能。现在，您可以获得详细介绍每种功能的资源，希望它们能帮助您进行更深入的分析。利用完全不同的方式观察信号，可以让您发现此前从未了解的信息。主