浙江西门子网线6XV1840-2AH10

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示波器仍是目前工作台上的工具，这里整理了六条基于示波器使用者的常见问题，不知道是否解答了您的困惑?

Q1: 在高速串行测试时，对测试所需示波器有什么样的要求?哪几个指标是较关键的?

A: 基本来说对带宽和采样率要满足串行信号的要求，接下来就需要考察是否是差分信号，以及示波器对串行测试的分析功能，比如说码型的触发和解码等等。

Q2: 在测量高速数字信号时，示波器的带宽是不是一定要是信号频率的5倍以上?为什么?

A: 选择示波器的带宽，一般是被测信号的速率的2.5倍或信号较高频率的5倍，这样可以看到高速信号的5次谐波。

Q3: 测试时的带宽是如何影响测试结果?对测试仪器的带宽有何要求?

A: 首先，带宽不足会损失掉信号的高频谐波分量，导致时间和幅度测试的不准确。然而即使带宽相同的示波器会表现出不同的上升时间，对应用来说，测量上升沿上发生的错误非常关键，另外在数据信号中，对眼图的张开度影响也很大。正因如此，上升时间指标对在时域中执行测量的设备(示波器)非常重要。

Q4: 带宽是否越高越好?

A: 提到，目前广泛使用的电路板、连接器、电缆和集成模块的上升时间非常有限，以至于高速信号经过传输之后高频分量损耗严重。许多新的*三代标准(USB3.0, PCIE Gen3, 10G-KR)已经考虑到这一点，要求的带宽比以前低得多。当然，也有一些例外情况，要求较高的带宽。比如100G以太网方案，它采用复杂的调制技术(DP-QPSK)，要求四个模拟输入及**过20 GHz的带宽进行分析。鉴于这些应用，泰克已经宣布，其带宽**过30GHz的示波器将于今年下半年晚些时候推出。

Q5: 怎样才能提高测试仪器的灵敏度呢?

A: 选择合适的带宽，带宽过大会增加噪声，在垂直设置上，尽可能让信号填满屏幕，好充分利用示波器的AD位数，可以采用波形平均，合适的探头的带宽，选择高分辨率 (Hi-res) 采集模式等等。

Q6: 在对系统设计进行调试时，确认异常现象并在短时间内弄清电路的运行条件，如何增加捕捉异常现象的机会?

A: 使用DPX技术，并打开无限余辉，几秒钟就可以看到平时可能数小时看不到的异常信号。该性能提高了见数字系统中出现的瞬态事件的几率，这些瞬态事件包括短脉冲、毛刺和转换误差等

目前，模拟示波器也基本上被淘汰了，现在是数字示波器的。同理，我也将只以数字示波器为例来加以讲解。

数字示波器，较准确的名称是数字存储示波器，即DSO(Digital Storage Oscilloscope)。这个“存储”不是指它可以把波形存储到U盘等介质上，而是针对于模拟示波器的即时显示特性而言的。模拟示波器靠的是阴极射线管(CRT，即俗称的电子）**出电子束，而这束电子在根据被测信号所形成的磁场下发生偏转，从而在荧屏上反映出被测信号的波形，这个过程是即时地，中间没有任何的存储过程的。而数字示波器的原理却是这样的：首先示波器利用ADC对被测信号进行快速的采样，这个采样速度通常都可以达到每秒几百M到几G次，是相当快的；而示波器的后端显示部件是液晶屏，液晶屏的刷新速率一般只有几十到一百多Hz；如此，采样的数据就不可能实时的反应到屏幕上，于是就诞生了存储这个环节：示波器把采样来的数据暂时保存在内部的存储器中，而显示刷新的时候再来这个存储器中读取数据，用这级存储环节解决采样和后端显示之间的速度差异。

很多人在**次见到示波器的时候，可能会被他面板上众多的按钮唬住，再加上示波器一般身价都比较高，所以对使用它就产生了一种畏惧情绪。这是不必要的，因为示波器虽然看起来很复杂，但实际上要使用它的**功能——显示波形，并不复杂，只要三四个步骤就能搞定了，而现在示波器的复杂都是因为附加了很多辅助功能造成的，这些辅助功能自然都有它们的**，熟练灵活的应用它们可以起到事半功倍的效果。作为初学者，我们先不管这些，我们只把它较**的、较基本的功能应用起来即可。

示波器的使用图解

跟万用表类似，要使用示波器，首先也得把它和被测系统相连，用的是示波器探头，如图20-4所示。示波器一般都会有2个或4个通道（通常都会标有1～4的数字，而多余的那个探头插座是外部触发，一般用不到它），它们的低位是等同的，可以随便选择，把探头插到其中一个通道上，探头另一头的小夹子连接被测系统的参考地（这里一定要注意一个问题：示波器探头上的夹子是与大地即三插插头上的地线直接连通的，所以如果被测系统的参考地与大地之间存在电压差的话，将会导致示波器或被测系统的损坏），探针接触被测点，这样示波器就可以采集到该点的电压波形了（普通的探头不能用来测量电流，要测电流得选择专门的电流探头）。

接下来就要通过调整示波器面板上的按钮，使被测波形以合适的大小显示在屏幕上了。只需要按照一个信号的两大要素——幅值和周期（频率与周期在概念上是等同的）来调整示波器的参数即可

在使用示波器，对于X1和X10区别如下：

1、 X10档位可提高10倍电压测量范，因为探头对输入信号做了10倍衰减处理。

2、 X1档位带宽仅6-7MHz，适合测量低频小信号(如电源纹波)；X10档位全带宽，高速信号测量必选。

选择1X档时，信号是没经衰减进入示波器的。而选择10X档时，信号是经过衰减到1/10再到示波器的。

当选择10X档时，应该将示波器上的读数也扩大10倍，这就需要在示波器端可选择X10档，以配合探头使用，否则读数会相差10倍。

当我们要测量较高电压时，就可以先利用探头的10X档功能，将较高电压衰减后进入示波器。另外，10X档的输入阻抗比1X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档可较好的测量。

在示波器实际测量中的带宽一般指示波器带宽和探头组成的系统的一个综合带宽，而探头在1X档时的带宽只限制到6MHz，测量比6MHz高的信号会有很大的衰减，只有将探头打到10X（带宽达到全带宽）时的结果才是正确的。对于高频信号来说，示波器和探头组合起来的系统带宽要小于两者的带宽，因此选择合适的探头对于示波器的测试有较为重要的意义。

1X无源探头的输入无衰减，输入阻抗基本不计，加上示波器内部本身的1MΩ，总输入阻抗也就为1 MΩ

10X高阻无源探头的输入阻抗为9MΩ，示波器内部的输入阻抗为1MΩ，总输入阻抗为10MΩ（10X无源探头上标识的输入阻抗为10MΩ，其实是包含了1MΩ的示波器输入阻抗，探头本身的阻抗只有9MΩ）。

三峡工程全称为长江三峡水利枢纽工程，是世界上较大的水利枢纽工程。枢纽主要建筑物由大坝、水电站、通航建筑物三大部分组成，其中通航物包括*船闸和升船机，船闸系统是三峡项目中难度较大的系统。 

船闸控制系统是一个非常复杂的控制系统，在系统的安全性，稳定性和可靠性方面有特别高的要求，任何故障都会导致整个航运系统的中断。尤其是现地控制站。针对于此，西门子全集成自动化解决方案较好地满足了此控制系统的要求，西门子PLC作为三峡*船闸现地系统的控制**，它的较大的特点是：结构简单，编程方便，控制器冗余，网络冗余，I/O冗余，可靠性高等。 

从三峡工程建设一开始，西门子公司就致力为世界上这一巨大的水利水电项目作贡献。至今，西门子公司已参与三峡工程中一些重要的子项目：如左岸发电站6台发电机和水轮机组励磁调速装置和50万伏主变压器，其中自动化与驱动部与国内系统集成商和设备制造商合作，参与了临时船闸，“*船闸、大坝和电站厂房二期工程”中的液压启闭机现地控制站和部分门桥机以及左岸电站厂房、泄洪坝段和*船闸低压配电系统等项目。在三峡双线*船闸的建设过程中，西门子公司提供了**、安全、可靠的技术和设备，特别是*船闸系统自2003年6月运行以来，一直运行正常，**发生过任何系统控制上的问题，保证了每天来往船只的正常通过，充分体现了西门子**控制系统的高质量、高可靠性和高稳定性，为西门子可编程控制器今后在相关水利工程的应用中奠定了坚实的基础。同时，西门子公司将继续为这一世界瞩目的工程提供全面的技术支持，使工程在无故障运行的基础上早日达到预期的社会经济效益。

对于10X探头，信号从测试点到示波器器采样点处有一个10倍衰减，示波器采样到的电压幅度是实际被测电压幅度的1/10。采样信号幅值乘以10即是被测信号实际幅度。早期的示波器探头需要手工设置示波器探头衰减倍数，一般有1X和10X两个档位，现在的示波器探头与示波器的连接处有一个自动检测针脚（如下图所示），示波器可以通过这个针脚来读取探头的衰减系数，并自动调整显示比例。

10&TImes;，就是把信号衰减10倍。1&TImes;适合于测量小信号，100&TImes;适合于测量大信号。

衰减倍数大点，对待测电路的影响相对小一些。

在1&TImes;模式下，要特别注意探头阻抗对电路的影响。

首先，这里的小信号是指小幅度信号。

每个示波器都有特定的灵敏度范围，如我手头的Agilent示波器，屏幕上每隔能显示2mV～5V，一共有8格，那这个示波器能测量的信号范围就是2mV～40V（一般不会把信号显示的**天立地，呵呵）。那如果**过40V的信号，怎么测量呢？那就要使用10×的探头，把信号衰减10倍后，再送给示波器。这样测量的范围就是20mV～400V。

这样说，应该对探头的衰减倍数好理解了。

然后说*二个问题，探头都有一个内电阻，是直接并联在待测电路上的。一般1×的典型内阻是1Mohm，而10×的探头是10Mohm（我说的是一般情况，市场上的探头很多，1×探头也有10Mohm内阻的，而10×探头也有1Mohm内阻的）。如果待测电路的输出阻抗比较大，如500Kohm，那么用1Mohm内阻的探头对这个电路影响是巨大的。所以我说的“在1×模式下，要特别注意探头阻抗对电路的影响。”其实就是这个意思。

提到的信号频率问题，又涉及到探头的电容，接地线的电感等问题。对高频信号测量，要尽可能的减少接地引线，并选用探头电容比较小的探头。

高阻无源电压探头 ，从实际需要出发，使用较多的是电压探头，其中高阻无源电压探头占较大部分。无源电压探头为不同电压范围提供了各种衰减系数1×，10×和100×。在这些无源探头中，10×无源电压探头是较常用的探头。对信号幅度是1V峰峰值或较低的应用，1×探头可能要比较适合，甚至是的。在低幅度和中等幅度信号混合（几十毫伏到几十伏）的应用中，可切换1×/10×探头要方便得多。但是，可切换1×/10×探头在本质上是一个产品中的两个不同探头，不仅其衰减系数不同，而且其带宽、上升时间和阻抗（R和C）特点也不同。因此，这些探头不能与示波器的输入完全匹配，不能提供标准10×探头实现的较优性能