示波器怎么手动调零？如何成为一名合格的硬件工程师

在上一章我们提到，工欲善其事，必先利其器，那作为一名硬件工程师，示波器肯定是必须要求掌握并熟练使用的仪器之一，很多硬件问题，没有示波器测量相应波形，是不容易分析的。

对于大部分硬件测试，普通低速示波器就可以cover到，包括测量单板上下电电源时序、电源的噪声和纹波、低速信号的DC SI(signal integrity)、总线信号的AC时序等。

以Lecroy公司的低速示波器HDO6054B为例，它的主要参数指标有：带宽500MHz四个测试通道，每通道10GS/s采样率，每通道最大250Mpts存储深度，垂直显示精度达到了12bit高精度。

示波器主要技术规格一览

对上述示波器主要的技术参数，我们也是需要了解清楚的，这里简单展开下，更详细的可以参考相关资料。

1）带宽：简单理解就是一个500MHz的正弦波经过该示波器后，测得的摆幅降低到0.707倍，更高频率的信号输入进去则摆幅就进一步降低。

那对于实际应用中常见的方波信号，如何选择合适的示波器带宽，可以保证测试得到的信号不失真？比如10MHz方波信号，500MHz示波器带宽是否足够？考虑到方波信号按照傅里叶级数展开，是由基波10M 奇次谐波分量叠加组成，谐波级数越高，幅值越低，500MHz带宽可以覆盖到第25次谐波490MHz，已经足够测出10MHz方波信号了。一般可认为示波器带宽BW＞5倍信号频率即可，还有种情况在已知信号上升时间tr (10%~90%)情况下，可采用带宽BW＞0.35/tr来确定，具体推导有待后续分解[笑]

带宽是高低端示波器区分的一个重要参数指标，20G带宽示波器，18年购买了一台二手的都要一百万[捂脸]，现在估计更贵了[抠鼻]。

示波器带宽-幅频曲线示意图

2）采样率：单位时间采样信号个数，单位Sample/second，1GSa/s表示每1秒钟采样10亿个点，或1ns采样1个点，也是测试时需要关注的指标之一。根据奈奎斯特Nyquist采样定理，需要采样率fs≥2f 信号频率，可重构原信号，理论上采样率越高，测得波形越真实，采样率不足测得波形就可能失真。

3）存储深度：和采样率和采样时间息息相关，即存储深度=采样率*采样时间。对于固定的存储深度，采样率高了，示波器上可观测信号的时间就短了。

假设当前需要测一个200KHz(周期5us)、占空比1% (50ns)的脉冲信号，需要10个点可以测得精准，则每个点间隔50/10=5ns；那如何选择正确的示波器时间刻度呢？

对于250Mpts存储深度的示波器，假设时间轴设为1s/格，满屏10格情况下，则实际采样率是250M/10s=25points/us=0.025points/ns根本没法准确测量上述波形；假设时间轴调整到1us/格，则实际采样率同比提高到了250M/10us=25K/1ns，远远超过1/5ns采样率需求。

所以测试时候需要注意示波器时基的选择，当固定存储深度时候，较长时基设置势必带来采样点数降低，从而可能导致波形失真。

4）示波器位数：和垂直方向分辨率，示波器位数越高，精度就越高，或量化误差就越小，就越能捕获信号更多细节。

假设满量程5V的信号，分别用12bit和10bit示波器，单bit精度差异就有3.5mV，若信号叠加噪声小于3.5mV，则10bit示波器就无法测出来了。

5/2^12=1mV VS 5/2^10=4.5mV