示波器常见问题.doc

数字示波器测量的一些问题发布日期：2009-5-23一、请问带宽和采样频率之间有什么固定关系？ 采样率理论上需要满足香脓采样定律，即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点，否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素，比如波形的重构算法等，Siglent系列示波器采用先进的波形重构算法,同时配备有插值算法，精确重构波形。一般来说采样率是带宽的45倍就可以比较准确地再现波形。 二、示波器指标中的带宽如何理解？ 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。Siglent的ADS1000CE示波器提供300MHz带宽、2GSa/a的实时采样率，领先国内同行水平。三、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？ 带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。由于Siglent示波器采用先进的波形重构算法,并配备有插值算法显示，同时提供最低500MS/s的实时采样率，保证对触发信号的完美捕获并真实量化，最终能对采集信号的精确重现。四、影响示波器工作速度的因素有哪些？ 简单地来说示波器的原理都差不多，前端是数据采集系统，后端是计算机处理。影响示波器速度主要有两方面，一是从前端数采到后端处理的数据传输，一般都是用总线传输，另一个是后端的处理方式。Siglent示波器采用成熟的高速硬件架构，配合DSP数字处理能有效解决这些瓶颈，大大提升示波器的性能。五、在使用示波器时如何消除毛刺？ 如果毛刺是信号本身固有的，而且想用边沿触发同步该信号（如正弦信号），可以用高频抑制触发方式，通常可同步该信号。如果信号本身有毛刺，但想让示波器虑除该毛刺，不显示毛刺，通常很难做到。可以试着使用限制带宽的方法，但不小心可能也会把信号本身虑掉一部分信息。六、在选择示波器时，一般考虑的多的是带宽。那么，在什么情况下要考虑采样速率？ 取决于被测对象，在带宽满足的前提下，希望最小采样间隔(采样率的倒数)能够捕捉到您需要的信号细节。业界也有些关于采样速率经验公式，但基本上都是针对示波器带宽得出的，实际应用中，最好不用示波器测带宽频率的信号。若你在选型，对正弦波，选择示波器带宽是被测正弦信号频率的3倍以上，采样率是带宽的4到5倍，实际上是信号的12到15倍，若是其它波形，要保证采样率足以捕获信号细节。若你正在使用示波器，可透过以下方法验证采样率是否够用：将波形停下来，放大波形，若发现波形有变化（如某些幅值），采样率就不够，否则无是满足测量精度的。也可用点显示来分析，采样率是否够用。专业的Siglent系列示波器很好地解决了带宽与采样率的问题。七、模拟跟数字示波器在观察波形的细部时，那个更有优势？ 早期我们使用的模拟示波器垂直精度一般都是+/-3%，而数字示波器的垂直精度高达+/-1%，这点来说数字示波器要具有极大的优势。同时Siglent数字示波器具有不同等级的辉度选择，对于显示信号细节更加方便直观。八、如何捕捉并重现稍纵即失的瞬时信号？ 要捕获瞬时信号可参照如下设置：触发类型选择边沿，触发方式设置成单次方式，信号置为上升触发，并将触发电平调到适当值。另外Siglent示波器配备了EasyZoom窗口扩展技术，就是说，可在观察信号全局的同时，对局部细节进行放大观察。九、选择什么型号的示波器可有效提高设计效率？ 示波器发展到现今，数据分析、处理得到了很大的提高。使用示波已不仅仅是在调试中观察波形，更重要的是能很好的在设计中发现问题所在、分析计算器件参数，帮助大家优化设计方案。选择什么样的示波器最适合要结合你所要观察分析的信号决定。Siglent高性能示波器提供25M-300M带宽，以及500MSa/s-2GSa/s的采样率，满足你不同的需求。十、示波器使用中探头应该注意些什么？ 示波器的使用中探头一般往往被大家忽略，无源探头由于测量范围宽，价格便宜，同时可以满足大多的测量要求，因而得到广泛的使用，无源探头探头的选择应该与所用示波器的带宽一致。更换探头，探头交换通道的时候，必须进行探头补偿调整，达到与输入通道的匹配。调校探头补偿最简单直观的是使用探头波形来进行。十一、什么是示波器的实时采样率？ 实时采样是指对波形进行等时间间隔取样，按照取样先后的次序进行A/D转换并存入存储器中，实时取样是最明显和最直观的取样方式，这类取样只需要简单地在时间上分布取样点，所有的取样点是响应示波器的一次触发而获得的。Siglent高性能示波器提供500MSa/s-2GSa/s的实时采样率。十二、什么是示波器的等效时间采样？ 等效时间采样指的是示波器把多次采集(多次触发)采集到的波形拼凑成一个波形，每次采样速率可能很慢，两次采集触发点有一定的偏移，最后形成的两个点间的最小采样间隔的倒数称为等效采样速率。其指标可以达到很高，如1ps。Siglent高性能示波器等效采样都高达50Sa/s十三、在示波器上看波形时，用外触发和自触发来看有何区别？ 示波器的通常触发是边沿触发，其触发条件有2个，触发电平和触发边沿；即：信号的上升沿（或者下降沿）达到某一特定电平（触发电平）时，示波器触发。 示波器只有在信号自触发有问题的时候才会使用外触发，没有哪一个更好的问题。另外，信号比较复杂， 有很多满足触发条件的点，无法每次在同一位置触发，从而得到稳定的显示。这时就需要使用外触发。Siglent ADS1000示波器提供提供标准的双通道+一个外触发通道十四、测量系统的总带宽如何获得？ 数字信号的测量时，信号的上升时间决定系统的总带宽，测量系统的总带宽0.35/上升时间十五、测量中如何应用触发释抑？有何作用？ 触发释抑的含义是暂时将示波器的触发电路封闭一段时间（即释抑时间），在这段时间内，即使有满足触发条件的信号波形点示波器也不会触发，示波器的触发部分的作用就是稳定的显示波形，触发释抑也是为了稳定显示波形而设置的功能。主要针对大周期重复而在大周期内有很多满足触发条件的不重复的波形点而专门设置的。Siglent示波器提供100ns-1.5s的超长触发释抑时间。十六、示波器正常，但是用示波器观察被测信号时，波形杂乱无章，该如果解决？ 导致这样的原因是：被测信号的接地端与示波器地线没有共地。通常是利用示波器的自检信号来检查探头和示波器是否正常，若示波器和探头均正常，则是被测波形不正常。在测量幅度很小信号的时候，可把探头的接地线拔掉（此时接地线相当于天线，对小信号产生干扰），采用Siglent示波器配备的近地线连接地进行测试，同时为了很好消除噪声引起的误触发，“获取方式”可选择“平均”。十七、示波器正常，能看到到扫描线，但是观察被测信号却没有信号波形产生?三个原因导致：1、从通道1输入信号，但是不小心打开的却是通道2；2、信号耦合方式（AC-GND-DC）选择接地位置上。3、确认信号已经产生且正常输入示波器BNC接口十八、如何测量直流电压？ 首先需要设置耦合方式为直流，根据大概的范围调节垂直档位到一个合适的值，然后比较偏移线跟通道标志的位移。Siglent系列示波器采用国内唯一能识别直流的算法，自动识别并测试直流电压信号。使用中按”AUTO”自动测量即可完成测试结果。十九、为什么波形存储已经存储了设置，还要存储设置有什么用？ 首先，两者最主要的区别是波形存储占据的存储空间要比设置存储空间要大的多，因此以存储器的空间和成本考虑，就需将两者分别保存。其次，两者的调出上也存在差别。波形调出示波器处于STOP状态，设置调出时不改变保存的运行状态，可方便直接观测波形。二十、在什么情况下进行自校正？校正有多大作用，它的精度能达到多少？ 示波器能在广泛环境跟温度下使用，为了保证示波器在不同环境下使用的精度，如果操作温度的变化范围大于5度，我们就应该执行“自校正”操作，鼎阳科技（Siglent）示波器通过自带的自校正操作进行自动校正垂直系统（CH1，CH2，Ext） ，水平系统和触发系统的各项参数，以保证示波器在不同环境变化下均能满足指标要求。通过自校正后的精度应能达到仪器指标要求。二十一、示波器正常，能看到到扫描线，但是观察被测信号时，只能能看到到扫描线而看不到波形，这是为什么呢？ 国内其它示波器造成此现象最常见的原因是：输入方式选择开关不当（两个通道没有独立通道控制，需要手动选择）从通道1输入信号，输入方式选择开关却放置在通道2上；耦合方式开关（AC-GND-DC）置于接地（GND）位置上。但Siglent示波器都采用独立的通道控制，操作方便快捷，不会存在输入方式选择开关不当的问题二十二、示波器正常，但是用示波器观察被测信号时，波形杂乱无章？ 最常见的原因是：被测信号的接地端与示波器地线没有共地。通常是利用示波器的自检信号来检查探头和示波器是否正常，若示波器和探头均正常，则是被测波形不正常；另外要保证输入信号的噪声问题，如果输入信号本生带有很大的噪声，则在测量时候往往会造成示波器的误触发导致波形显示不正常；还有就是要选择相应的触发方式，只有选择合适的触发方式，波形才能稳定显示下来。二十三、在什么情况下进行自校正？校正有多大作用，它的精度能达到多少？ 示波器能在广泛环境跟温度下使用，为了保证示波器在不同环境下使用的精度，如果操作温度的变化范围大于5度，我们就应该执行“自校正”操作，鼎阳科技（Siglent）示波器通过自带的自校正操作进行自动校正垂直系统（CH1，CH2，Ext） ，水平系统和触发系统的各项参数，以保证示波器在不同环境变化下均能满足指标要求。通过自校正后的精度应能达到仪器指标要求。二十四、示波器正常，能看到到扫描线，但是观察被测信号时，只能能看到到扫描线而看不到波形，这是为什么呢？ 国内其它示波器造成此现象最常见的原因是：输入方式选择开关不当（两个通道没有独立通道控制，需要手动选择）从通道1输入信号，输入方式选择开关却放置在通道2上；耦合方式开关（AC-GND-DC）置于接地（GND）位置上。但Siglent示波器都采用独立的通道控制，操作方便快捷，不会存在输入方式选择开关不当的问题二十五、脉宽触发的应用场合有那些？ 脉宽触发一般有两种典型应用场合，一是同步电路行为，如利用它来同步串行信号，或对于干扰非常严重的应用，无法用边沿触发正确同步信号，脉宽触发就是一个选择；另一是用来发现信号中的异常现象，如因干扰或竞争引起的窄毛刺，由于该异常是偶发显现，必须用脉冲触发来捕获(另一种方法是峰值检测方式，但峰值检测的方法有可能受其最大采样率的限制，同时，一般是能看，不能测)。二十六、ADS1000系列示波器的各种触发的应用，比如说边沿触发，脉宽触发和视频触发，它们各适合测那种信号？ 边沿触发，可设触发电平，上升沿或下降沿。边沿触发也称为基本触发。 脉宽触发，可根据脉冲宽度来确定触发时刻。可以通过设定脉宽条件捕捉异常脉冲。视频触发，即可在NTSC，PAL或SECAM标准视频信号的场或行上触发。交替触发可同时稳定两路不同频率信号，可为两个通道选择不同的触发类型，是模拟示波器在数字示波器的体现。斜率触发可依据上升&下降时间来判断。二十七、使用ADS1000系列的示波器，怎样将一次性随机出现的信号完整的捕捉并保存下来，然后重显分析？ 如果测的随机信号为一个单次信号，那么只要设置与该信号相匹配的垂直和水平刻度，调整好触发电平，使用触发菜单里面的“正常”触发等待信号出现即可，然后利用“SAVE/RECALL”的波形保存功能即可将捕获的波形存储，需要重显保存的波形，只需将波形调出就能重显分析了。 二十八、如何测三相电源的相位差？ 用示波器测量三相电源相移的时候，可以设置触发源为市电，并使用一通道先测A-B波形，然后存储为参考波形，再使用探头连接B-C，这时可以测量出相移。示波器探头使用注意的问题发布日期：2009-5-23 虽然进行精确的高速示波器测量可能具有挑战性，但是运用一些简单提示和技巧可以显著改善测量结果。本文收集一些容易实施的方法，可以确保你的每次测量都能够快速准确地得到结果。尽管其中的方法看上去很基本，但令人感到惊讶的是，它们却常常被人们忽略。尽管这些提示和技巧单个看上去并不值得注意，但结合在一起就能显著提高测量的精确度。带宽 这个通常会在探头上写明，多少MHz。如果探头的带宽不够，示波器的带宽再高也是无用，因为探头瓶颈原因信号无法不失真输入到示波器。所以探头带宽的选择至少高于标称的带宽。严格意义上来说示波器的带宽本生就包括了探头系统的带宽，Siglent(鼎阳科技)的示波器就是一个很好例子，他们提供的示波器比如标称是100MHz，那么就是指包括探头在内的整个通道的带宽是100MHz兼容性 有一种情况非常普遍，人们使用X公司生产的示波器却配Y公司生产的探头进行测量。事实上，示波器和探头并不总是可互换或可兼容的。最好的做法是使用同一家公司生产的示波器和探头，从而排除任何潜在的冲突问题。阻抗匹配 探头在使用之前应该先对其阻抗匹配部分进行调节。通常在探头靠近示波器一端有一个可调电容，有一些探头在靠近探针一端也具有可调电容。它们是用来调节示波器探头的阻抗匹配的。如果阻抗不匹配的话，测量到的波形将会变形。调节示波器探头阻抗匹配的方法如下：把探头接到通道上，然后直接把探头尖端钩子接到示波器“探头元件3V”连接器上，基准导线接到“探头元件接地”连接器上，显示通道，然后按下“AUTO”按钮。此时检查所显示波形的形状（一般示波器都带有这输出端子，通常是1KHz的方波信号），方波的上、下两边是否水平。如果出现过冲、倾斜等现象，则说明需要调节探头上的匹配电容。用小螺丝刀调节之，直到上下两边的波形都水平，没有过冲为止。当然，可能由于示波器探头质量的问题，可能调不到完全无失真的效果，这时只能调到最佳效果了档位设置 无源探头上有一个选择量程的小开关：X10和X1。当选择X1档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择X10档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。因此，当使用示波器的X10档时，应该将示波器上的读数扩大10倍（有些示波器，在示波器端可选择X10档，以配合探头使用，这样在示波器端也设置为X10档后，直接读数即可）。当我们要测量较高电压时，就可以利用探头的X10档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，X10档的输入阻抗比X1档要高得多，所以在测试驱动能力较弱的信号波形时，把探头打到X10档可更好的测量。但要注意，如果不确信号电压高低时，应当先用X10档测一下，确认电压不是过高后再选用正确有量程档测量，养成这样的习惯是很有必要的，这样对自己的安全负责也避免了示波器的烧坏。常有人问，为什么用示波器看不到晶振引脚上的波形？一个可能的原因就是因为使用的是探头的X1档，这时相当于一个很重的负载并联在晶振电路中，导致电路停振了。正确的方法应该是使用探头的X10档。这是使用中应当注意的，即或不停振，也有可能因过度改变振荡条件而看不到真实的波形了。探头接地 示波器探头在使用时，要保证地线夹子可靠的接了地（被测系统的地，非真正的大地），不然测量时，就会看到一个很大的50Hz的信号，这是因为示波器的地线没连好，而感应到空间中的50Hz工频市电而产生的。如果你发现示波器上出现了一个幅度很强的50Hz信号（我国市电频率为50Hz），这时你就要注意下看是否是探头的地线没连好。由于示波器探头经常使用，可能会导致地线断路。检测方法是：将示波器调节到合适的扫描频率和Y轴增益，然后用手触摸探头中间的探针，这时应该能看到波形，通常是一个50Hz的信号。如果这时没有波形，可以检查是否是探头中间的信号线是否已经损坏。然后，将示波器探头的地线夹子夹到探头的探针（或者是钩子）上，再去用手触摸探头的探针，这时应该看不到刚刚的信号（或者幅度很微弱），这就说明探头的地线是好的，否则地线已经损坏。通常是连接夹子那条线断路，通常重新焊上即可，必要时可更换，注意连接夹子的地线不要太长，否则容易引入干扰，尤其是在高频小信号环境下。示波器探头的地线夹子应该要靠近测量点，尤其是测量频率较高、幅度较小的信号时。因为长长的地线，会形成一个环，它就像一个线圈，会感应到空间的电磁场。另外系统中的地线中电流较大时，也会在地线上产生压降，所以示波器探头的地线应该连接到靠近被测试点附近的地上。最好的情况就是不要使用配置的钳夹地线，把地线拔下来在探头尖端裸露的金属部分套上配置的近地线（一个圆环状），这样大大缩短地线长度，很大避免了地线的噪声干扰。小信号测量时如果噪声干扰比较大，可以把示波器的采样方法选择平均，同时可把带宽限制打开（如果测的是低频信号）一般数字示波器的带宽限制为20MHz，注意此限制也有可能把信号的一些谐波滤除。在进行时差或传输延迟的测量时，请确保使用的是同样长度的两个探头，以消除电缆长度不本身带来延迟不一致的麻烦。安全问题 使用探头时避免电击，应使手指保持在探头主体上防护装置的后面，不接触探头顶部的金属部分，同时确保输入信号的幅值不超过标称的示波器允许输入的最大值。测试测量行业的未来五大技术发展趋势发布日期：2009-5-23 伴随着测试需求的多样化和复杂化，以软件为核心的虚拟仪器测试策略正逐渐成为行业主流的技术，并得到广泛的应用，在提高效率的同时降低测试成本。在新兴商业技术不断涌现的今天和未来，测试测量行业正呈现出五个重要的发展方向。 趋势一：软件定义的仪器系统成为主流 如今的电子产品(像iPhone和Wii等)已越来越依重于软件去定义产品的功能。同样的，在产品设计和客户需求日益复杂的今天，用于测试测量的仪器系统也朝着以软件为核心的模块化方向发展，使得用户能够更快更灵活的将测试集成到设计过程中去，进一步减少了开发时间。 通过软件定义模块化硬件的功能，用户可以快速实现不同的测试功能，并应用定制数据分析算法和创建自定义的用户界面。相比于传统仪器固定的功能限制和只是“测试结果”的呈现，以软件为核心的模块化仪器系统能够赋予用户更多的主动权，甚至将自主的知识产权(IP)应用到测试系统中。(见图1) 在业界，被认为是最保守的客户之一的美国国防部在2002年向国会提交的报告中指出下一代测试系统(NxTest)必须是基于现成可用商业技术(COTS)的模块化的硬件，并同时强调了软件的能动作用。最新的合成仪器(Synthetic Instrumentation)的概念也无非是经过重新包装的虚拟仪器技术，将软件的开放性和硬件的模块化重新结合在了一起。 在媒体界，电子系统设计杂志的编辑Louis Frenzel先生在他最近关于测试行业趋势的文章(Synthetic Instrumentation No Longer A Test Case)中也再次肯定了虚拟仪器技术对于测试测量行业的革新作用以及软件定义仪器的发展方向。 图一：以软件为核心的模块化系统参考框架趋势二：多核/并行测试带来机遇和挑战 多核时代的来临已成为不可避免的发展趋势，双核乃至八核的商用PC现在已随处可见。得益于PC架构的软件定义的仪器，用户可以在第一时间享受到多核处理器为自动化测试应用带来的巨大性能提升。 要充分发挥多核的性能优势，就必须创建多线程的应用程序，例如我们可以将自动化测试程序的数据采集、数据分析、数据记录乃至用户界面部分创建不同的线程，从而分配到不同的核上并行的运行。不过，这样并行的开发理念使得习惯于传统串行开发方式的工程师难以适应，尤其是当核的数目越来越多. 挑战和机遇往往是并存的，作为图形化语言的代表，LabVIEW在设计当初就考虑到了并行处理的需求，从LabVIEW 5.0开始支持多线程到现在已有10多年的历史。可以毫不夸张地说，天生并行的LabVIEW就是这样一种驰骋多核技术时代的编程语言，通过自动的程序多线程化(见图2)，开发人员可以无需考虑底层的实现机制，就可以高效地享用多核技术所带来的益处。 无论是欧南天文台极大望远镜高达2,700万次乘加运算的镜面控制，到Tokamak核聚变装置的实时处理运算，还是NASA的飞机安全性测试和TORC汽车控制快速原型设计，LabVIEW多核技术都为这些应用带来了巨大的性能和吞吐量的提升，随着多核技术的进一步发展，提升的幅度将更为可观。 图二：LabVIEW中的自动多线程和并行的数据流编程趋势三：基于FPGA的自定义仪器将更为流行 随着设计和测试的要求越来越高，FPGA(现场可编程门阵列)技术正逐渐被引入到最新的模块化仪器中，这也就是我们所说的基于FPGA的自定义仪器。 FPGA的高性能和可重复配置特性一直是硬件设计工程师们的最爱，而对于测试工程师而言，又何尝不想拥有硬件级的确定性和并行性呢？像诸如实时系统仿真、高速内存测试等应用都需要用到FPGA来确保响应的实时性和高速的数据流入和流出，FPGA的IP核更是可以为工程师植入自主知识产权的算法提供契机。然而，苦于对硬件设计知识的缺乏和对VHDL或Verilog语言编程的恐惧，许多测试工程师对于FPGA技术望而却步。 现在，NI提供的R系列数据采集和FlexRIO产品家族将高性能的FPGA集成到现成可用的I/O 板卡上，供用户根据应用进行定制和重复配置，同时配合LabVIEW FPGA直观方便的图形化编程，用户能够在无需编写底层VHDL代码的情况下，快速地配置和编程FPGA的功能，用于自动化测试和控制应用。 前段时间，欧洲核子研究中心(CERN)为世界最强大的粒子加速度器-大型强子对撞机(LHC)配备了超过120套带有可重复配置I/O模块的NI PXI系统，用于控制瞄准仪的运动轨迹和监测其实时位置，从而确保粒子在既定的路径中运作。为了保证极高的可*性和精确性，FPGA成为其必备的测试和控制技术。 随着对FPGA技术应用复杂性的简化，可以预计，拥有高性能和灵活性的FPGA技术将越来越多的被应用于未来的仪器系统中。 趋势四：无线标准测试的爆炸性增长 近年来无线通信标准的发展可谓是日新月异，从2000年前只有四五种的无线标准到现在众多新标准如雨后春笋般涌现。越来越多的消费电子产品和工业产品都或多或少的集成了无线通信的功能，像苹果公司最新的3G版iPhone手机，更是同时集成了UMTS, HSDPA, GSM, EDGE, Wi-Fi, GPS和蓝牙等多种最新的无线标准。这些都给无线技术的开发和测试带来了巨大的挑战，测试技术如何跟上无线技术的发展成为工程师面临的最大难题。通常传统射频仪器的购买周期是5至7年，而新标准和新技术的推出周期却是每两年一轮，购买的射频测试设备由于其固件和功能的限定通常难以跟上新标准的发展速度。 面对这样的挑战，一种以软件为核心的无线测试平台正崭露头角。信号的上下变频和数字化由模块化的射频硬件的完成，而编解码和调制解调的过程全部通过软件实现。这样，在统一的模块化硬件平台上，只需修改软件就可以满足不同无线标准的测试需求，使得工程师有能力在第一时间测试最新的标准，加快产品的上市时间。 NI LabVIEW和PXI RF平台就是这样一个软件无线电的测试平台，多年来已经成为工程师和科学家们开发无线标准和测试无线应用的必备工具。德州大学奥斯汀分校的师生基于NI的软件无线电平台，在短短6周时间内开发出MIMO-OFDM 4G的系统原型；成都华日通信公司(国内无线电频谱管理设备主要供应商)利用NI PXI矢量信号分析仪和LabVIEW开发了带有自主产权的HR-100宽带无线电接收机和监测系统，已广泛应用于国内的频谱监测和信号定向领域。聚星仪器(NI大陆地区系统联盟商)也开发出了全球首个支持C1G2 RFID标准全部指令的测试设备，并实现了与RFID标签微秒级的实时通信。 图三：基于LabVIEW和PXI的软件无线电测试平台趋势五：协议感知(Protocol-Aware)ATE将影响半导体的测试 如今的半导体器件变得愈加的复杂，高级的片上系统(SoC)和封装系统(SiP)相比典型的基于矢量的器件测试而言，需要更为复杂的系统级的功能测试。现在器件的功能也不再是通过简单的并行数字接口实现，而是更多的依赖于高速串行总线和无线协议进行输出，这就要求测试设备和器件之间能够在指定的时钟周期内完成高速的激励和响应测试。 复杂的测试需求催生了协议感知(Protocol-Aware)ATE的诞生，Andrew Evans在2007国际测试会议(ITC)上发表的论文“The New ATE - Protocol Aware”中首次提出了这个概念。这是一种模仿器件真实使用环境(包括外围接口)的方法，按照器件期望的使用方式，进行有针对性的器件功能测试和验证。 国际半导体测试协会(STC)和新近成立的半导体测试合作联盟(CAST)都在考虑为自动化测试厂商制定开放的测试架构以满足日益增加的半导体测试需求和降低测试成本。NI作为STC协会便携式测试仪器模块(PTIM)工作组的主席，正在致力于创建一种新的指南和标准，使得工程师能够将第三方的模块化测试仪器(如PXI)集成到传统的半导体ATE中，以实现更为灵活自定义、符合“协议感知”要求的半导体测试系统。什么样的示波器适合你？发布日期：2009-5-13示波器自从问世以来，它一直是最重要、最常用的电子测试仪器之一。由于电子技术的发展，示波器的能力在不断提升，其性能与价格也五花八门，市场参差不齐。示波器看似简单，但如何选择，也存在许多问题。一、了解您需要测试的信号您要知道用示波器观察什么？您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么？您的信号是否有复杂的特性？您的信号是重复信号还是单次信号？您要测量的信号过渡过程的带宽，或者上升时间是多大？您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等？您打算同时显示多少信号？您对测试信号作何种处理？二、确定测试信号带宽带宽一般定义为正弦波输入信号幅度衰减到 -3dB 时的频率，即幅度的70.7% 。带宽决定示波器对信号的基本测量能力。如果没有足够的带宽，示波器将无法测量高频信号，幅度将出现失真，边缘将会消失，细节数据将被丢失；如果没有足够的带宽，得到的信号所有特性，包含响铃和振鸣等都毫无意义。一个决定您所需要的示波器带宽有效经验 “5倍经验准则”：将您要测量的信号最高频率分量乘以5，使测量结果获得高于2%的精度。在某些应用场合，您不知道你的感兴趣的信号带宽，但是您知道它的最快上升时间，这时频率响应用下面的公式来计算关联带宽和仪器的上升时间： Bw=0.35/信号的最快上升时间。数字示波器带宽有两种类型：重复（或等效时间）带宽和实时（或单次）带宽。重复带宽只适用于重复的信号，显示来自于多次信号采集期间的采样。实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率，且当捕捉的事件不是经常出现或瞬变信号时就更为重要，实时带宽与采样速率紧密联系。带宽越高越好，但是更高的带宽往往意味着更高的价格，因此应按照预算来选择您要观察的信号频率成分。三、A/D转换器的采样速率（或采样速度）单位为每秒采样次数（ S/s ），指数字示波器对信号采样的频率。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高，重要信息和事件丢失的概率就越小。如果需要观测较长时间范围内的慢变信号或低频信号，最小采样速率就发挥了作用，为了在显示的波形记录中保持固定的波形数，需要调整水平控制旋钮，而所显示的采样速率也将随着水平调节旋钮的变化而变化。如何计算采样速率？计算方法取决于所测量的波形类型，以及示波器所采用的信号重建方式，例正弦插入法，矢量插入法等。为了准确地再现信号并避免混淆，奈奎斯定理规定：信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。然而，这个定理的前提是基于无限长时间和周期连续的信号。由于示波器不可能提供无限时间的记录长度，而且从定义上看，低频干扰是不连续的，也不是周期的，所以采用两倍于最高频率成分的采样速率通常是不够的。实际上，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法，即波形重建。一些示波器会为操作者提供以下选择：测量正弦信号的正弦插值法，以及测量矩形波、脉冲和其他信号类型的线性插值法。有一个比较采样速率和信号带宽时很有用的经验法则：如果您正在观察的示波器有内插（通过筛选以便在取样点间重新生成），则（采样速率 / 信号带宽）的比值至少应为 41 ；无正弦内插时，则应采取 101 的比值。四、屏幕刷新率也称为波形更新速度所有的示波器都会闪烁，示波器每秒钟以特定的次数捕获信号，在这些测量点之间将不再进行测量，这就是波形捕获速率，也称屏幕刷新率，表示为波形数每秒（ wfms/s ）。一定要区分波形捕获速率与A/D采样速率的区别。采样速率表示示波器在一个波形或周期内A/D采样输入信号的频率 ; 波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别，且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会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的异常情况，如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。五、选用适当的存储深度，也称记录长度存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度。如果您需要不间断的捕捉一个脉冲串，则要求示波器有足够的存储器以便捕捉整个事件。将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的采样速率，可以计算出所要求的存储深度。存储深度与采样速率密切相关。您所需要的存储深度取决于要测量的总时间跨度和所要求的时间分辨率。现代的示波器允许用户选择记录长度，以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号，只需要 500 点的记录长度；但如果要解析一个复杂的数字数据流，则需要有一百万个点或更多点的记录长度。在正确位置上捕捉信号的有效触发，通常可以减小示波器实际需要的存储量。六、根据需要选择不同的触发功能示波器的触发能使信号在正确的位置点同步水平扫描，使信号特性清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单次波形。大多数用示波器的用户只采用边沿触发方式，如果拥有其它触发能力在某些应用上是非常有用的，特别是对新设计产品的故障查寻，先进的触发方式可将所关心的事件分离出来，找出您关心的非正常问题，从而最有效地利用采样速率和存储深度。现今有很多示波器，具有先进的触发能力。触发能力主要围绕三个方面：有关垂直方向的幅度，例瞬态尖峰触发、过脉冲或短脉冲触发等；有关水平方向的与时间有关的触发，例脉冲宽度、窄脉冲、建立/保持时间等设定时间宽度的触发形式；扩展和常规触发功能的组合能力，例对视频信号或其它难以捕捉的信号，通过时间和幅度组合设置触发条件进行触发。触发能力的提高，可以大提高测试过程的灵活性，并简化工作，尤其现今的示波器对数据总线的触发能力大大提高，例如CAN、I2C等。七、通道能力，包括通道数量和通道对地的悬浮能力和通道间隔离能力您需要的通道数取决于您的应用，对于通常的经济型故障查寻应用，需要的是双通道示波器，然而要求观察若干个模拟信号的相互关系，将需要一台 4 通道示波器，许多工作于模拟与数字两种信号的系统工程师可以选择混合信号示波器（MSO），它将逻辑分析仪的通道计数及触发能力与示波器的较高分辨