如上文所言,示波器对测量信号的幅度上有衰减。根据上升时间的定义,幅度的误差必然会导致上升时间的出错,从而引入了误差。在日常使用中,对示波器测得的上升时间,必须考虑到示波器对其的影响。通常来说,可以根据示波器的带宽,引入一个示波器自身上升时间的概念Ttro,其定义为Ttro=0.35/BW,BW即为示波器的带宽。对于200MHz的示波器,可得Ttro=0.35/200MHz=0.35*5ns=1.75ns.而对于上升时间为T的信号来说,根据经验公式,可以得出测量的上升时间为Tmea = sqrt(Ttro^2+ T^2)。T与Tmea的差距,就是测量的误差了。根据经验公式,测量的上升时间还可以评价示波器带宽是否满足其标定带宽。给示波器输入一个上升沿极快的信号,其上升时间为ps级别的。这样在公式中T是可以忽略不计的,公式中起作用的为示波器自身的Ttro。此时示波器的测量值,应当小于其计算的上升时间(因为示波器的带宽是留有裕量的)。
综述
示波器测量上升时间有误差,那对电压的测量呢?示波器内的ADC的分辨率一般为8Bit(目前有厂家提升到10bit、12bit),其增益准确度与偏移准确度约在±2%左右。在测量直流电压的准确度上,其还不如一个3位半的手持万用表。在测量时间精度上,示波器时基的误差约在0.5ppm至30ppm之间,即在十万分之3以内,这相比于专业的频率计,误差还是挺大了。既然示波器测量值都比其他仪器差,那示波器的价值何在?其实对于示波器来说,应该视为定性观察的工具,是在日常电路研发、调试中发现Bug的好帮手,而不是定量测量的仪器。在电压测量测量中,示波器比万用表优胜于能观察波形;而对于频率测量,示波器比频率计更能观看信号频率的抖动。
目前的示波器发展越来越快,功能亦越来越强大。就广州致远新推出的ZDS2024 Plus而言,其支持250M点的超大储存,支持20多种协议触发与解码。更令人惊奇的是,该解码是支持全储存深度的数据解码,所有数据一览无遗。若搭配上示波器的强大的分段采样与搜索功能,ZDS2024 Plus马上化身为一台强大的协议分析仪。