基础进阶——示波器的 6 大高级使用技巧

网上有很多介绍示波器基础知识的资源。如果您搜索相关的主题，比如触发的基础知识、探测的重要性、如何正确设置标度等等，必然会找到大量有用的结果。另一方面，您也可以从网上找到到很多非常专业化的内容。那么有没有比基础更进一步但又不是那么深奥的知识呢？其实还有另外几种先进的示波器功能不为人知。

通过此文，您将掌握示波器的一些高级功能，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，包括新型 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。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 远程连接和控制示波器

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控制仪器（见下文）。

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

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。

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。

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。利用不同的方式观察信号，可以让您发现此前从未了解的信息。

当您开始调试工作时，应该勇于尝试扩大测试范围，以便探查到更深层的信息，并且别忘了使用这些功能：

• 算术运算，尤其是 FFT

• 使用波特图进行频率响应分析

• LAN 连通性

• 水平模式

• 采集模式

获取可以信赖的测量结果

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