04 使用力科示波器测量信号相位变化的方法
示波器的使用方法与调节要点详解
示波器的使用方法与调节要点详解示波器是一种广泛应用于电子工程领域的测试仪器，用于显示和测量电信号的波形。
它不仅可以帮助工程师迅速发现设备中的问题，还可以进行故障分析和信号调整。
本文将详细介绍示波器的使用方法和调节要点，帮助读者更好地理解和使用示波器。
一、示波器的基本结构和原理示波器由主要由控制系统、触发系统、放大系统和显示系统组成。
其中，控制系统负责控制示波器的各种操作；触发系统用于确定信号显示的时间和位置；放大系统负责对输入信号进行放大；显示系统则将放大后的信号以波形的形式显示在屏幕上。
示波器的原理是基于电子束在阴极射线管（CRT）上的显示。
电子束在CRT屏幕上扫描形成像素点，通过对像素点的控制可以显示出不同的波形。
同时，示波器还可以对信号进行触发，确保波形显示的稳定和准确性。
二、示波器的基本使用方法1. 连接电路：首先，将待测试的电路与示波器相连接。
通常，示波器有两个探头（标称为1X和10X），通过选择适当的探头可以在不同测试条件下获得更好的信号质量。
2. 调整水平和垂直控制：示波器的水平和垂直控制用于设置波形的水平位置和垂直幅度。
通过调整这些参数，可以使波形在屏幕上居中和适应屏幕大小。
3. 选择触发方式：触发方式决定了示波器何时开始显示波形。
常见的触发方式有自由运行触发、边沿触发和脉冲触发等。
根据测试需求，选择适当的触发方式可以更好地显示待测信号。
4. 调整触发电平和斜率：触发电平决定了波形触发的阈值，而触发斜率决定了触发时信号的上升或下降沿。
根据测试的信号特点，设置适当的触发电平和斜率可以获得稳定和准确的波形显示。
5. 选择和调整时间基准：示波器的时间基准用于确定波形在屏幕上的时间尺度。
通过选择不同的时间基准和调整时间刻度，可以观察到不同时间尺度下的信号变化。
三、示波器的调节要点1. 垂直灵敏度：垂直灵敏度设置决定了每个格子的电压幅度。
根据待测信号的特点，选择适当的垂直灵敏度可以使波形显示在较大的范围内。
示波器测量相位差的方法
示波器测量相位差的方法以示波器测量相位差的方法为标题，我们将介绍如何使用示波器来测量电路中的相位差。
相位差是指两个信号之间的时间延迟或提前量，通常用角度或时间来表示。
在电路和信号处理中，相位差的准确测量对于分析信号传输和系统响应非常重要。
我们需要明确示波器的基本原理。
示波器是一种用于测量电压波形的仪器，它通过将电压信号转换为图形显示在屏幕上。
示波器通常有两个输入通道，可以同时测量两个信号的波形。
要测量相位差，我们需要将两个信号连接到示波器的两个输入通道上。
这些信号可以是来自电路中的两个不同测量点的电压信号，或者是来自两个不同信号源的信号。
确保正确地连接信号源和示波器，并确保信号源的地与示波器的地连接。
接下来，我们需要调整示波器的设置以测量相位差。
首先，选择适当的时间基准，以便在示波器屏幕上能够清晰地显示出两个信号的波形。
然后，选择合适的垂直缩放和偏移设置，以便信号的波形在屏幕上垂直居中并适合显示。
在示波器屏幕上显示的两个波形应该是同步的，这意味着它们应该具有相同的频率和相位。
如果两个信号的频率不同，我们需要调整示波器的水平缩放和偏移设置，以便两个波形在屏幕上水平对齐。
一旦波形在示波器屏幕上正确显示，我们可以使用示波器的测量功能来测量相位差。
示波器通常提供了多种不同的测量选项，包括相位差测量。
通过选择相位差测量选项，示波器将自动测量两个波形之间的相位差。
示波器会计算出相位差的数值，并在屏幕上显示出来。
这个数值通常以角度或时间的形式呈现。
需要注意的是，示波器测量的相位差是相对于一个参考信号的。
在测量相位差之前，我们需要选择一个合适的参考信号。
参考信号可以是两个信号中的任何一个，或者是一个与两个信号都不相关的信号。
示波器还可以提供更高级的相位差测量功能，例如相位差的平均值、最大值和最小值等。
这些功能可以帮助我们更详细地分析信号的相位差特性。
在使用示波器测量相位差时，还需要注意一些常见的问题。
首先，确保信号源的频率和幅度稳定，以避免测量误差。
示波器的基本测量方法
示波器的基本测量方法
示波器是一种重要的电子测试设备，广泛应用于电子电路的设计、调试和维护中，可
以用来测量和观测电信号的各种参数，如幅值、频率、相位、周期、脉冲宽度等。
下面将
介绍示波器的基本测量方法。
1. 测量信号的幅值：
在使用示波器测量信号的幅值时，需要先选择合适的电压量程，一般选择电压量程的
上限大于被测信号的幅值。
同时，还要选择合适的触发模式，确保示波器能够稳定地显示
被测信号。
在测量信号的频率时，可以利用示波器的“触发源”功能，设置一个合适的触发电平，并选择“触发模式”为“自动”或“单次”，然后调节横向扫描速度，使示波器能够捕捉
到至少一个完整的周期。
此时，测量得到的横向时间就是信号的周期，频率可以通过反向
计算得到。
示波器可以通过在波形上设置两个垂直参考线，来测量信号的相位差。
首先，在波形
上选择一个参考点，然后设置一个垂直的参考线与该参考点相交，并记录下该参考线的位置。
接着，将示波器的触发模式设置为“一次”，并将触发点移动到另一个波形的相同参
考点处，并再次设置一个垂直参考线。
此时，两个参考线的相对位置就代表了两个波形的
相位差。
示波器可以直接显示信号的周期，只需要在测量信号频率的基础上，将测量得到的横
向时间乘以相应的系数即可。
5. 测量脉冲宽度：
总之，使用示波器进行测量时，需要根据被测信号的性质和要求，选择合适的参数和
功能，确保测量结果的准确性和可靠性。
因此，对示波器的操作和调试，对电子电路的设计、调试和维护都非常重要。
用示波器测量相位差及频率
用示波器测量相位差及频率示波器具有直接观察电信号的波形及测定信号的幅度、周期、频率、相位差等功能。
本实验通过DF4328双通道示波器，低频信号发生器，待测频率信号源，RC 电路板，观察两个相互垂直的同频率及不同频率的简谐振动的合成，学习如何应用李萨如图形及其它方法测量相位差及频率1。
.观察两个相互垂直同频率的电振动（用正弦电压表示）的合成轨迹.将示波器接入一阻容电路，调节信号发生器的频率，可以观察到荧光屏上显示出近乎直线、椭圆及近乎正椭圆的图象2．用李萨如图形测电路的相移ϕ在求 两个相互垂直振动的相位差ϕ时，椭圆轨迹与X 轴相交的交点/a 、a ，椭圆在X 轴上的投影为A ，/a 、a 两点间距离为B ，存在：B=2X ＝2X 0sin ϕ A ＝2 X 0则有 ϕsin =A B 或 AB arcsin =ϕ 实验时，只需测出A 、B 值，就可由上式计算出两振动的相位差ϕ。
3．用李萨如图形测频率如果两个相互垂直的谐振动频率不同，但有简单的整数比关系，利用李萨如图形，可以由一已知频率求得另一振动的未知频率。
设Y 方向振动和X 方向振动的频率比为x y f f : ，则从李萨如图形可知合成轨迹与竖直线相切的切点数为ny ，与横直线相切的切点数为n X ，则Y 方向振动与X 方向振动的频率之比为：ny nx f f X Y ::=这样，只要知道一个频率，就可根据李萨如图形求出另一个频率。
此外还有倍频法测极小相位差，用插入法和立体李萨如法测频率等。
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使用示波器进行信号测量技巧
使用示波器进行信号测量技巧在电子领域中，信号测量是一项非常重要的工作。
准确地测量信号的频率、幅度和相位，可以帮助我们分析电路的工作情况，进而改进设计和解决问题。
而在信号测量中，示波器是一种不可或缺的仪器。
本文将探讨几种使用示波器进行信号测量的技巧和注意事项，帮助读者更好地应用示波器。
1. 选择适当的示波器设置在开始信号测量之前，我们需要选择适合的示波器设置。
首先，选择合适的时间基准和垂直灵敏度，以便在示波器屏幕上显示出待测信号的合适波形。
时间基准决定了示波器屏幕上每个小方格所代表的时间，而垂直灵敏度则决定了每个小方格所代表的电压。
其次，调整触发设置。
示波器的触发设置可以帮助我们稳定地观测待测信号。
触发电平可以设置在待测信号的特定水平上，当信号达到触发电平时，示波器才会触发并显示波形。
触发沿也可以设置为上升沿或下降沿，以满足实际测量需求。
2. 正确连接信号源和示波器在进行信号测量之前，我们需要正确地连接信号源和示波器。
通常情况下，信号源的输出端口会连接到示波器的输入端口。
确保连接良好，避免因接触不良或短路等问题导致测量结果不准确。
如果测量的是高频信号，注意信号源和示波器之间的传输线需要具备相应的带宽能力，以确保传输信号时没有过多的损耗和畸变。
合理选择适用于高频测量的传输线材料和长度，同时避免干扰信号的干扰源。
3. 了解采样频率和带宽的关系示波器的采样频率和带宽是影响信号测量的关键参数。
采样频率是指示波器在一秒钟内对信号进行采样的次数，而带宽则是指示波器可以接收和显示的频率范围。
在选择示波器时，需要根据待测信号的频率范围和特性来确定采样频率和带宽。
通常情况下，采样频率应为待测信号频率的两倍以上，以确保准确重建信号波形。
而带宽则应包含待测信号的最高频率成分，以避免信号被截断而无法完整显示。
4. 注意示波器的内部噪声和失真在进行信号测量时，示波器的内部噪声和失真也会对测量结果产生一定的影响。
示波器的内部噪声是由示波器自身电路和元件的热噪声引起的，它会与待测信号叠加在一起，影响信号的准确测量。
使用示波器测量信号相位差
1前言我们知道可以使用幅度和相位来描述所有周期性信号，对工程师来说信号通过电路网络时，信号相位的变化是最为关注的，目前的数字示波器提供了测量相位变化的功能。
在数字示波器的测量中，周期性波形的相位描述了某个时间点的特定位置，图1标出了一些重要的相位点：最大幅度、最小幅度以及正向和负向过零点；另外，波形的相位是周期性的，波形的完整周期被定义为具有360°或2π弧度的相位。
相位差或相位角的概念：它是两个相位点之间的相位差，是指在具有相同频率的两个不同波形上的差。
通常我们对信号通过电路、线缆、连接器或PCB 之前和之后的相位差感兴趣，基本表现：一是具有超前相位的波形具有比其相对波形更早出现的特定相位点，例如当信号通过一个电容时就是这种情况（输出电流将比输出电压超前90°）；二是相反，具有滞后相位的波形具有比相对波形更晚出现的相位点，如果两个信号的相位相差180°，则说两个信号相反，相位相差±90°的信号是相位正交的。
2使用时间延迟测量相位差其是通过找到两个波形之间的时间延迟及其周期，可以在示波器上测量相位差，且可以使用示波器的光标完成此操作。
如图2所示，其中相对光标测量两个10MHz 正弦波的最大值之间的时间差，屏幕右下角的光标时间读数显示延迟为10ns ，也可以使用光标测量周期，相位差（以度为单位）可使用以下公式确定：Φ=td/tp ×360=10ns/100ns ×360°=36°其中：td是波形之间的延迟，tp 是波形的周期。
这种技术是延续于模拟示波器，也适用于数字示波器（DSO ），但测量精度非常依赖于光标的手动放置。
使用示波器测量信号相位差美国力科公司供稿图1周期性正弦波上的重要相位点是峰值和过零点图2使用示波器光标测量两个波形上相同相位点之间的时间延迟3使用相位测量参数测量相位差DSO 通过直接提供相位测量参数来简化相位测量，即基于测量波形的延迟和周期，可以设置每个波形的测量阈值和边沿极性；其中，相位测量与前一部分中使用的方法相同，应用插值以确保测量的相位点的准确定位。
示波器的使用及测量相位差
示波器的使用及测量相位差示波器是一种测量电信号的仪器，它能够显示电信号的波形，并且可以测量波形的各种参数，如电压、频率、相位差等。
示波器广泛应用于电子、通讯、机电等领域，具有非常重要的作用。
使用示波器测量相位差是示波器非常重要的一个功能。
相位差是指两个信号之间的时间差或相位角度差。
在电子、通讯等领域，常常需要测量不同信号之间的相位差，以控制信号的相位和同步性。
下面我们就来介绍一下如何使用示波器测量相位差。
首先，我们需要准备一个示波器。
示波器分为模拟示波器和数字示波器两种类型。
模拟示波器通常使用示波管显示波形，数字示波器则使用液晶屏幕显示。
数字示波器的优点是精度更高、功能更多，可以对测量结果进行数字处理等。
接下来我们需要连接测试电路，将需要测量相位差的两个信号连接到示波器上。
示波器的输入通道通常有两个或四个，我们可以选择对应的通道进行连接。
需要注意的是，连接测试电路时一定要注意电路的安全，避免电路短路或者其他故障。
连接好测试电路后，我们需要调节示波器的设置。
首先是时间轴的设置，需要根据信号频率和周期来调整时间基准，以便观察到完整的波形。
其次是电压范围的设置，需要根据信号的幅值来调整电压范围，以确保波形能够在屏幕上完整显示。
最后是观察方式的设置，示波器有点状观察、延迟观察、矢量观察等多种方式，我们需要根据需要选择对应的观察方式。
设置好示波器后，我们可以开始测量相位差了。
示波器通常有多种测量功能，包括电压、频率、相位差等。
我们需要选择相位差测量功能，并设置好对应的通道、时间基准和观察方式等参数。
然后我们可以观察到两个信号之间的相位差，示波器通常会显示出相位差的数值。
需要注意的是，示波器测量相位差时，要确保测试电路中的两个信号是同步的，即它们必须具有相同的频率和相位。
否则，测量出来的相位差是不准确的。
总之，示波器是一种非常重要的测量仪器，它可以帮助我们观察电信号的波形，并测量各种参数，包括相位差。
使用示波器测量相位差需要注意电路安全、正确设置示波器参数等问题，只有正确使用示波器才能得到准确的测量结果。
测量相位差的实验方法
测量相位差的实验方法标题：测量相位差的实验方法导言：相位差是物理学中一个重要的概念，它描述了两个波之间的时间差或相位延迟。
准确地测量相位差对于许多领域的研究与应用至关重要，如信号处理、光学、电子工程等。
本文将介绍一种实验方法来测量相位差，帮助读者更好地理解这一概念。
一、仪器准备1. 示波器：用于显示波形，测量波的幅度和相位。
2. 信号发生器：产生待测的两个信号。
3. 两个探头：用于将信号连接到示波器和信号发生器上。
二、实验步骤1. 连接示波器和信号发生器：(1) 将信号发生器的输出连接到示波器的通道一，用探头连接信号发生器和示波器。
(2) 将信号发生器的输出连接到示波器的通道二，用探头连接信号发生器和示波器。
2. 设置信号发生器：(1) 调节信号发生器的频率和振幅，使其适合实验需求。
(2) 分别设置两个信号发生器的相位差。
可以选择从0到360度的任意相位差。
3. 设置示波器：(1) 调节示波器的时间和电压刻度，使波形清晰可见。
(2) 将示波器设置为XY模式，以便观察相位差。
4. 观察示波器的显示：(1) 分别观察示波器的通道一和通道二的波形显示。
(2) 如果两个信号的相位差为0度，它们的波形将完全重合。
(3) 如果相位差不为0度，波形将出现相对位移。
5. 测量相位差：(1) 使用示波器的测量功能，测量两个波形之间的时间差或相位延迟。
(2) 示波器通常提供测量功能，如峰值差、周期差等。
(3) 根据实验需求选择合适的测量方法。
6. 记录测量结果：(1) 将测量得到的相位差记录下来。
(2) 可以尝试不同相位差下的测量，以获得更多数据。
三、实验结果与讨论1. 实验结果：(1) 在不同相位差下，测量得到的相位差值可以用图表或数据表格表示。
(2) 可以观察到相位差随着设置相位差的增加而改变。
2. 实验讨论：(1) 这个实验方法可以帮助我们直观地观察和测量相位差。
(2) 实验结果可以验证相位差的概念，并可用于进一步的研究和应用。
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胡为东系列文章之四——
使用力科示波器测量信号相位变化的方法
美国力科公司胡为东摘要：在实际应用中，经常会遇到相位的测量，比如说两个信号之间的相位测量，或者同一个信号在不同时刻的相位变化（如相位调制信号）。
示波器是测量信号时域特征最常用的仪器，本文就基于力科示波器来介绍如何使用示波器来测量信号的相位变化。
关键词：力科相位测量相位差调制
一、两个信号之间的时延或者相位差测量
在信号完整性测试中我们经常会遇到对两个或者多个信号之间的偏移或者相位差的测量。
如某个单板上多个电源信号之间的时序关系；DDR等内存测试中数据信号和时钟信号的建立时间和保持时间等时序关系等等。
图1 基本D触发器的锁存数据示意图
在一些射频应用中，也经常需要测试多个信号之间的相位差，如图1所示，为了验证一个被测件DUT的特性，采用射频信号源通过定向耦合器分成两路，一路射频信号施加到DUT上，经过示波器后连接到示波器（图中是以力科的最高实时带宽为45GHZ的实时示波器为例）的一个通道，另外一路射频信号直接进入到示波器中作为参考源，然后使用示波器观察经过DUT之前的信号和经过DUT后的信号之间的相互关系，如相位关系、时序偏差等。
力科示波器中的标准测量参数中包含了相位差（phase）测量和时序偏移（skew）测量，且提供了灵活的设置，比如说边沿测量位置、是在上升沿测量还是下降沿测量、输出结果类型（绝对值、百分比、度数、弧度等），如下图2和图3所示。
图2 力科示波器中集成的相位差Phase测量和时序偏移Skew测量参数
图3 力科示波器中相位差Phase的设置项
在很多情况下，往往需要统计长时间的参数变化情况，此时可以将力科的参数追踪（Trend）以及自动保存功能（Auto save）结合起来使用，比如说我们要测量两个信号之间的相位或者时序偏移关系，且需要长时间的统计其效果，这时候我们可以先用力科示波器中的相位测量（phase）参数实现对相位差的测量，然后用Trend函数功能实现对相位测量参数的追踪，然后再选中自动保存Trend函数的功能，这时候示波器就会连续的保存参数的变化，并保存为很多个文件至示波器的硬盘上，最后测试人员可以再通过软件的方法将这些文件组合到一起（去除重合的数值，因为自动保存的多个文件的内容一般有一部分是重合的，需要将重合的部分去掉）形成一个新的长时间的参数变化曲线。
图4 力科示波器中的自动保存功能、Trend函数追踪功能
、Trend函数曲线的保存结果。
二、利用示波器中的抖动及时序功能分析相位调制信号
在信号调制中，通常载波的一般表达式为，其中A是载波的振幅，是角频率，是信号的瞬时相位，为瞬时相位偏移，所谓相位调制，是指载波振幅A和角频率保持不变，而瞬时相位偏移随着调制信号（比如说为m（t））成比例变化的调制。
如下图5所示为一简单的瞬时相位偏移随着时间变化的波形，最上面的波形为瞬时相位偏移为3/2，且固定不变时的波形随着时间的变化情况，中间的波形为瞬时相位偏移为/2，且固定不变时的波形随着时间的变化情况，可见当瞬时相位偏移固定不变，整个波形的相位随着时间以每秒的速度均匀变化，瞬时相位不会出现突变的情况，而最下面的波形为当瞬时相位偏移每隔一个周期就在3/2和/2之间变化一次的波形，从波形中可见，在载波信号周期的整数倍时刻，信号相位出现了突变。
如果瞬时相位偏移随着时间呈现类似上述但是可能更为复杂的变化，即为相位调制。
图5 简单的相位调制示例
那么在时域测量中，我们如何去测量出瞬时相位的偏移及其变化情况呢？由于瞬时相
位的变化是和时域抖动参数的变化有非常紧密的联系的，因此可以通过时域的抖动以及时序等测量功能来实现对相位调制信号的分析。
在力科的高端示波器中标配的软件包JTA2(Jitter and Timing Analysis software)可以实现对信号相位抖动的测量。
如下图6所示为一个12GHz的载波波形，带有90度的相位调制，需要分析测量出相位变化值，以及整个相位变化所需要的时间值。
使用力科的SDA820Zi的测试分析步骤如下：
图6 带有90度相位调制的12GHZ载波波形、TIE参数测量、TIE参数函数追踪波形
1、测量波形的TIE（Time Interval Error，时间间隔误差）参数（如上图中的P1：TIE@(M1)）
图7 TIE测量参数的选项设置
测量中选择Edge-Ref，表示TIE参数来自于实际采集到的波形边沿与理想参考边沿的偏差值，设置Custom freq为12GHz表示理想参考边沿固定在12GHz载波信号的上升沿位置。
下图8所示为TIE参数的测量示意图，TIE1和TIE2参数为瞬时相位偏移发生变化前的参数，TIE3和TIE4为瞬时相位发生约180度变化后的参数，变化后的参数值与变化前的参数值相比相差约为半个周期，也即可等效为约180度。
因此只要测量出瞬时相位偏移变化前后的TIE参数的变化值，就可以通过该值转化为相位变化的度数。
图8 相位变化与TIE参数变化的相互关系
2、利用参数追踪功能（Track函数）追踪TIE测量参数，如图6中的F1函数曲线
3、测量F1函数曲线的幅度，如上图中的P4：ampl（F1）
4、将P4的幅度（TIE抖动的变化）转换为度数，如下图9中的P6：Rescale（P4）
P6=[P4/(1/12GHZ)]*2π = P4*(4.32E+12),计算结果约为89.3度。
图9 对测量参数重新定义刻度（抖动转换为度数）设置
六、小结
本文简要介绍了多个信号之间以及某个信号内的相位变化的测量方法。
并特别介绍了如何使用力科示波器的JTA2软件包测量时域的TIE抖动并将其转换为相位变化的测量方法和原理。