浅析示波器波形粗细属性以及噪声对波形粗细的影响

示波器波形展示了真实的电子信号。在评估示波器性能时，可以考察它显示与目标信号形状相同的波形的能力。假设示波器具备足够的基本技术指标——例如带宽、采样率和等频率响应，示波器应当显示粗波形还是细波形更好一些？这个问题的答案与大部分工程学问题一样：“视具体情况而定”。

现在我们研究一下示波器和信号的属性，这些属性有助于用户确定是粗波形还是细波形。两个关键属性可使用户了解他们的示波器显示目标信号的能力，分别是更新速率和噪声。

更新速率对波形粗细的影响

更新速率表示示波器在 1 秒钟内采集、处理与显示的波形数目。更新速率越高，示波器就能更迅速地显示被测信号。更新速率越低，示波器就会花费更长时间显示与特定波形相关的细节。目前，示波器的更新速率范围是在每秒钟 100 万个波形到几秒钟 1 个波形。只需更改示波器的设置，同一款示波器就能显示不一样的速率范围。更新速率会受到多个示波器设置的影响，包括更改采集存储器的深度，这会对存储器深度带来极大影响。

让我们看一个简单示例。图 1 的上半部分显示了两款知名厂商生产的带宽相等的示波器，示波器持续运行并与完全相同的 10 MHz 正弦波连接。其中一款示波器显示了较粗的波形，另一款显示了较细的波形。这会导致测量值的不同。哪一种更加精确？两款示波器的最大区别之一就是更新速率。使用相同的设置，其中一款示波器的更新速率为每秒钟 100 万个波形，比另一款示波器的更新速率快 16，000 倍。

这一点对波形有何影响？图 1 的下半部分显示了当开启无限余辉时，连接同一个信号的两款示波器会如何显示。两款示波器都会构建更长持续时间的图像。10 秒钟后，示波器显示了相同的波形形状与波形粗细。在这种情况下，数据速率更高的初始示波器能够显示更粗的波形，更清晰地表现每个示波器的显示内容。通过开启无限余辉，我们能够快速进行评估。

图 1. 两款具有同等带宽和近似噪声的示波器连接到同一个信号。两款示波器的噪声类似。上面截图显示了 Tek DPO5104A，它具有极窄的波形，提供更多细节。Agilent DSOX4104A 显示的波形较宽。为什么有这种区别？原因在于更新速率。

开启无限余辉并等待 10 秒。两款示波器显示同样粗细的波形。安捷伦示波器的更新速率为 100 万个波形/秒，而 Tek 示波器在常规模式下的更新速率仅为 60 个波形/秒。波形粗细与示波器向初始信号中添加的噪声数量有关。

图中文字中英对照

Both scopes are connected to the same signal， with the same settings

Now with infinite persistence turned on. 两款示波器连接到同一个信号，采用相同的设置

现在开启无限余辉。