示波器性能術語及應用

示波器帶寬指的是正弦輸入信號衰減到其實際幅度的70.7% 時的頻率值，即－ 3dB 點，基于對數標度（見圖46）。

如果沒有足夠的帶寬，示波器將無法分辨高頻變化。幅度將出現失真，邊緣將會消失，細節數據將被丟失。如果沒有足夠的帶寬，得到的關于信號的所有特性，響鈴和振鳴等都毫無意義。

測定示波器帶寬的方法：在具體操作中準確表征信號幅度，并運用5倍準則。使用五倍準則選定的示波器的測量誤差將不會超過＋/－2%，對今天的操作來說已經足夠。然而， 隨著信號速率的增加，這個經驗準則將不再適用。記住，帶寬越高，再現的信號就越準確（見圖47）。

上升時間

在數字世界中，時間的測定至關重要。在測定數字信號時，如脈沖和階躍波，可能更需要對上升時間作性能上的考慮。示波器必須要有足夠長的上升時間，才能準確地捕獲快速變換的信號細節。

上升時間描述示波器的有效頻率范圍。一般用下面的公式來計算特定信號類型示波器的上升時間：

請注意，選擇示波器上升時間的依據類似于帶寬的選擇依據。對于帶寬，考慮到信號速率的極端情況，這個經驗準則也并不總是適用。記住，示波器的上升時間越快，對信號的快速變換的捕獲也就越準確。在一些應用中，可能只有信號的上升時間是已知的。帶寬和上升時間通過一個常數相關聯：

其中，k 是介于0.35 和0.45 之間的常數，它的值取決于示波器的頻率響應特性曲線和脈沖上升時間響應。對帶寬小于1 GHz的示波器，其常數k 的典型值為0.35，而對帶寬大于1GHz 的示波器，其常數k 的值通常介于0.40 和0.45 之間。

如圖49 所示，一些邏輯系列本質上具有更快的上升時間。

采樣速率

采樣速率：表示為樣點數每秒（S/s），指數字示波器對信號采樣的頻率，類似于電影攝影機中的幀的概念。示波器的采樣速率越快，所顯示的波形的分辨率和清晰度就越高，重要信息和事件丟失的概率就越小，如圖50 所示。如果需要觀測較長時間范圍內的慢變信號，則最小采樣速率就變得較為重要。典型地，為了在顯示的波形記錄中保持固定的波形數，需要調整水平控制按鈕，而所顯示的采樣速率也將隨著水平調節按鈕的調節而變化。

如何計算采樣速率？計算方法取決于所測量的波形的類型，以及示波器所采用的信號重構方式。為了準確地再現信號并避免混淆，奈奎斯特定理規定，信號的采樣速率必須不小于其最高頻率成分的兩倍。然而，這個定理的前提是基于無限長時間和連續的信號。由于沒有示波器可以提供無限時間的記錄長度，而且，從定義上看，低頻干擾是不連續的，所以，采用兩倍于最高頻率
成分的采樣速率通常是不夠的。

實際上，信號的準確再現取決于其采樣速率和信號采樣點間隙所采用的插值法。一些示波器會為操作者提供以下選擇：測量正弦信號的正弦插值法，以及測量矩形波、脈沖和其他信號類型的線性插值法。

在使用正弦插值法時，為了準確再現信號，示波器的采樣速率至少需為信號最高頻率成分的2.5 倍。使用線性插值法時，示波器的采樣速率應至少是信號最高頻率成分的10 倍。

一些采樣速率高達20GS/s,帶寬高達4GHA的測量系統用5倍于帶寬的速率來捕獲高速，單脈沖和瞬態事件。

波形捕獲速率

所有的示波器都會閃爍。也就是說，示波器每秒鐘以特定的次數捕獲信號，在這些測量點之間將不再進行測量。這就是波形捕獲速率，表示為波形數每秒（wfms/s）。采樣速率表示的是示波器在一個波形或周期內，采樣輸入信號的頻率，波形捕獲速率則是指示波器采集波形的速度。波形捕獲速率取決于示波器的類型和性能級別，且有著很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會提供更多的重要信號特性，并能極大地增加示波器快速捕獲瞬時的異常情況，如抖動、矮脈沖、低頻干擾和瞬時誤差的概率（參見圖51 和52）。

數字存儲示波器（ DSO）使用串行處理機制，每秒鐘可以捕獲10到5000個波形。一些DSO提供一種特殊的模式，它能迅速把各種捕獲信息存儲到海量存儲器中，暫時提供較高的波形捕獲速率，而隨后是較長的一段處理時間，這段處理時間內不重新活動，減少了捕獲稀少和間歇事件的可能性。

大多數數字熒光示波器（ DPO）采用并行處理機制來提供更高的波形捕獲速率。一些DPO可以在一秒鐘之內獲得數百萬個波形，大大提高了捕獲間歇的和難以捕捉事件的可能性，并能讓用戶更快地發現信號中存在的問題。而且，DPO的實時捕獲和顯示三維信號特性（如幅度、時間以及幅度的時間分布特性）的能力使其能夠得到更高等級的信號特性。

記錄長度

記錄長度表示為構成一個完整波形記錄的點數，決定了每個通道中所能捕獲的數據量。由于示波器僅能存儲有限數目的波形采樣，波形的持續時間和示波器的采樣速率成反比。

現代的示波器允許用戶選擇記錄長度，以便對一些操作中的細節進行優化。分析一個十分穩定的正弦信號，只需要500 點的記錄長度；但如果要解析一個復雜的數字數據流，則需要有一百萬個點或更多點的記錄長度。

觸發能力

示波器的觸發功能在正確的信號位置點同步水平掃描，決定著信號特性是否清晰。觸發控制按鈕可以穩定重復的波形并捕獲單脈沖波形。關于觸發性能的更多的信息請參考性能術語和應用的觸發器部分。

有效比特

有效比特是示波器準確再現正弦信號波形的能力的度量。這個度量將示波器的實際錯誤同理論上理想的數字化儀進行比較。由于實際的誤差數包括噪聲和失真，所以，必須指定信號的頻率和幅度。

頻率響應

僅僅采用帶寬是不足以保證示波器準確捕獲高頻信號的。示波器設計的目標是一個特定類型的頻率響應：最大平坦包絡時延（MFED）。此類型的頻率響應用最小的過沖和阻尼振蕩，提供極好的脈沖逼真度。由于數字示波器是由實際的放大器、衰減器、模數轉換器（ADC）、連接器和繼電器組成，MFED響應只是對目標值的一個逼近。不同模型和不同制造商的產品的脈沖逼真度有著很大的不同（圖46 說明了這一概念）。

垂直靈敏度

垂直靈敏度指示垂直放大器對弱信號的放大程度，通常用每刻度多少毫伏（mv）來表示。多用途示波器能檢測出的最小伏特數的典型值約為1mv 每垂直顯示屏刻度。

掃描速度

掃描速度表征軌跡掃過示波器顯示屏的速度有多快，使您能夠發現更細微的細節。示波器的掃描速度用時間 (秒) / 格表示。

增益精度

增益精度是表征垂直系統對信號的衰減或放大的準確程度，通常用多少百分比誤差來表示。

水平準確度(時間基準)

水平或者時基準確度是指在水平系統中，顯示信號的定時的準確程度，通常用多少百分比誤差表示。

垂直分辨率(模數轉換器)

模數轉換器的垂直分辨率，也就是數字示波器的垂直分辨率，是指示波器將輸入電壓轉換為數字值的精確程度。垂直分辨率用比特數來度量。計算方法能提高有效的分辨率，例如高分辨率捕獲模式。請參考示波器系統和控制部分的水平系統和控制一節。