示波器性能参数解析

一、模拟示波器的性能参数

1.频带宽度

指输入一个频率变化的正弦波信号，当模拟示波器读取的幅度衰减至原信号幅度的0.707倍频率点，即示波器输入正弦波的-3dB频率点，也称为带宽。如果示波器的带宽为100MHz，用它测试幅值1Vpp、频率100MHz正弦波，所测的信号幅度只有0.707Vpp。

一般情况下，模拟示波器的带宽应为所测信号最高频率的3～5倍。随着被测信号频率的增加，示波器对信号的准确显示能力将下降，如果没有足够的带宽，示波器将无法分辨高频信号的变化，幅度将出现失真，边缘会变得圆滑，细节参数将会丢失，就不能得到信号的所有特性及参数。

带宽决定了示波器对信号的基本测量能力，是示波器最重要的性能指标，示波器的划分常以带宽作为首要依据。普通模拟示波器的带宽一般只有几十兆或几百兆赫兹，高端的模拟示波器的带宽可达几吉或几十吉赫兹。

2.上升时间

指在Y通道输入端加一个理想的脉冲信号，显示波形从稳定幅度的10%上升到90%所需的时间，用于表示在输入瞬变信号时示波器Y通道的瞬态响应特性。上升时间越短，示波器Y通道的瞬态响应性能越好，可测信号的频率越高。

3.扫描时间系数

扫描速度是单位时间内亮点水平移动距离，单位为DIV/s或cm/s，即每秒移动的格数。扫描速度越快，显示的波形越宽，反之越窄。

扫描速度的倒数称为扫描时间系数，单位为s/DIV，ms/DIV，μs/DIV，ns/DIV等，即每格代表的扫描时间。模拟示波器常用扫描时间系数进行水平方向标度，一般以1、2、5为基数分成很多挡。模拟示波器还设有扫描时间系数微调旋钮和扩展旋钮，两旋钮分别用来连续调节和成倍扩展波形宽度。

4.偏转系数

指在输入信号作用下，亮点在荧光屏上移动1DIV所需的电压值，单位为m V/DIV或V/DIV，即每格代表的电压值。偏转因数是通过变换Y通道衰减器的衰减比改变加到Y偏转板上的信号电压大小来实现的。

模拟示波器常用偏转系数进行垂直方向标度，一般以1、2、5为基数分成很多挡。偏转系数数值越小，波形幅度越大。

5.输入方式

指输入耦合方式，一般有接地（GND）、直流（DC）和交流（AC）3种耦合方式。接地耦合是将示波器Y通道输入端短路，一般在测量直流电压时，为确定零电平位置而选用；直流耦合即直接耦合，将输入信号所有成分都加到示波器上；交流耦合可隔离被测信号中的直流及慢变化分量，抑制工频干扰，便于测量高频及交流瞬变信号。

二、数字示波器的性能参数

1.频带宽度

指正弦输入信号幅度衰减到-3dB时的频率，也称为带宽。数字示波器的带宽分为模拟带宽和存储带宽。常说的带宽是指示波器的模拟带宽，即一般在示波器面板上标称的带宽；而存储带宽是根据马奎斯定理计算出来的理论上的数字带宽，按采样方式的不同可分为实时带宽和等效带宽。

在模拟电信号进入示波器后，首先要进行连续信号的数字化，即模数转换。把从连续信号到离散信号的过程叫采样，采样一般可分为实时采样和等效时间采样。(www.xing528.com)

实时采样用来捕获非重复性或单次信号，使用固定的时间间隔进行采样。触发一次后，示波器对电压进行连续采样，然后根据采样点重建信号波形。实时采样模式下示波器的带宽取决于A/D转化器的最高采样速率和所采用的内插算法。实时带宽又称为单次带宽或有效存储带宽，是数字示波器采用实时采样方式时具有的带宽。在实时采样中，示波器用单一触发脉冲通过一次采集过程完成对整个输入波形的采样。对于单次信号和低重复的信号，应采用实时采样方式。

等效时间采样是对周期性波形在不同的周期中进行采样，然后将采样点拼接起来重建波形。为了得到足够多的采样点，需要多次触发。等效带宽又称重复带宽，是数字示波器用等效时间采样方式时具有的带宽。在采用这种采样方式时，输入信号必须是重复信号，以产生等效时间采样所需的多次触发脉冲。

2.垂直分辨率

指数字示波器所能分辨的最小电压增量，通常用A/D转换器的位数n表示。如果数字示波器的A/D转换器是8位，则其垂直分辨率为1/28即0.39%。如果显示屏上满幅电压值为10V，则该示波器所能分辨的最小电压增量为0.039V。大多数数字示波器都具有多次叠加平均功能，可消除随机噪声，使垂直分辨率得到提高。

3.扫描时间系数

指数字示波器显示屏水平方向每格所代表的时间，单位为s/DIV、ms/DIV、μs/DIV、ns/DIV等，即每格代表的扫描时间。与模拟示波器类似，数字示波器也以1、2、5为基数将扫描时间系数分成很多挡，也能进行微调。

4.采样速率

指数字示波器对信号采样的频率，单位为Sa/s，即每秒采集多少采样点。连续信号必须经过采样和量化才能被处理，因此，采样是数字示波器作波形运算和分析的基础。通过测量等时间间隔波形的电压幅值，并把该电压转化为用8位二进制代码表示的数字信息，这就是数字示波器的采样。采样电压之间的时间间隔越小，那么重建出来的波形就越接近原始信号。如果示波器的采样速率是10GSa/s，则意味着每100ps进行一次采样。

数字示波器的采样速率越快，所显示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和随机信号丢失的概率就越小。信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值方法。在数字示波器的使用中，实际采样速率随选用扫描时间因数的挡位而变化，其最高采样速率对应最小的扫描时间因数。

5.波形刷新率

指每秒钟波形刷新的次数，也称为波形捕获率，单位为wfms/s，即每秒采集多少波形。

数字示波器从采集信号到屏幕上显示出信号波形是由若干个捕获周期组成的，一个捕获周期包括采样时间和死区时间。模拟信号通过A/D转换器采样量化变为数字信号并存储，整个采样存储过程的时间称为采样时间。数字示波器必须对存储的数据进行测量、运算、显示等处理后才能开始下一次的采样，这段时间称为死区时间。死区时间内，示波器并没有进行波形采集。

波形刷新率越大，数字示波器就越有可能捕获难以发现的信号波形。高捕获率的示波器能够提供更多的重要信号特性，并能极大地增加示波器快速捕获瞬时异常信息的概率。

6.存储深度

指数字示波器在最高实时采样率下连续采集并存储采样点的能力，单位一般为pts，即采样点数。最大存储深度由示波器的存储器容量决定，增加存储深度也可通过外部存储器实现，存储深度越深越利于观察波形细节。

提高示波器的存储深度可以间接提高示波器的采样率。当要测量较长时间的波形时，由于存储深度是固定的，所以只能降低采样率来达到，但这样势必造成波形质量的下降；如果增大存储深度，则可以更高的采样率来测量，以获取不失真的波形。

求偏导数