示波器显示的波形可能是假的……

[导读]大家好，我是LR梁锐。熟练使用示波器是电子工程师的必备技能，然而示波器的使用颇有些门道，一些老工程师一不小心也会中招。本文重点分析示波器的“假波”现象。数字示波器的假波现象图1数字示波器观察到的假波现象在使用数字示波器时，是否会遇到输入信号频率为10MHz，而示波器测量出来却是...

大家好，我是LR梁锐。

熟练使用示波器是电子工程师的必备技能，然而示波器的使用颇有些门道，一些老工程师一不小心也会中招。

本文重点分析示波器的“假波”现象。

数字示波器的假波现象

图1 数字示波器观察到的假波现象

在使用数字示波器时，是否会遇到输入信号频率为10MHz，而示波器测量出来却是远小于10MHz频率的信号波形，你可能会认为这是一个高频率小信号叠加低频率大信号，请不要急着做这样的结论，可能此时已经出现了假波现象了。

图1给出信号实际波形和假波的图形，从图中可以直观的看出假波和实际波形的区别。随后会讨论假波形成原因、特征以及如何判断测量中是否出现假波现象。

假波现象形成的原因

了解假波现象如何形成，就得要知道数字示波器的工作原理。图2是数字示波器工作原理框图，与模拟示波器不同，数字示波器通过模数转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。它捕获的是波形的一系列样值，并对样值进行存储，存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止。对样值存储后，数字示波器再重构波形。显然示波器是否能重现真实的信号波形，其中关键的步骤就是采样。

根据奈奎斯特抽样定律，要保证信号在恢复时不发生混迭现象和失真，采样率至少为信号最高频率带宽的2倍以上。可想而知，如果示波器采样速率不高，无法建立起精确的波形记录时，就会出现假波现象，如图1所示显示为低频信号波形，或者触发显示为不稳定的波形。

图2 数字示波器工作原理框图

假波现象的判断方法

在实际测量中可以通过以下4个方法判断示波器测量的波形是否为假波。

注：测试输入为10MHz，峰峰值800mV的正弦波信号。所用示波器是ZLG致远电子自主研发的ZDS1104，带宽100MHz，最大采样率1GSa/s，最大储存深度28MKpts，支持4通道输入。

1、旋转“t/div”旋钮改变水平时基档，如果波形形状剧烈变化，则可能出现假波现象。

图3 水平时基20us/div、采样率50MSa/s

图4 水平时基100us/div、采样率10MSa/s

从图3和图4中可以看出，当水平时基档从“20us/div”增加到“100us/div”时，波形发生剧烈变化，频率为10MHz的信号示波器测量为4.98KHz，可以判断时基档在“100us/div”出现波形为假波。

数字示波器采样率fs和水平时基档（t/div）有如下关系：