使用示波器進行功率測量的7大方法
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產生細小的光點（這是傳統的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。
通過計算平均值提高測量分辨率
在某些功率測量應用中，您需要測量大動態范圍的值，同時還需要細致地調整分辨率，以測量參數的微小變化。除了使用高分辨率數字轉換器之外，您也可以使用其他采集方法來降低隨機噪聲，增加測量的有效動態范圍。例如求平均值和高分辨率采集。
求平均值要求測量的是重復信號。該算法對跨越多次采集的各時間段內的點求平均值。這樣可以降低隨機噪聲，為您提供更卓越的垂直分辨率。
垂直分辨率每增加一位，需要計算多少平均值？答案是每計算4個樣本平均值，便可將垂直分辨率增加1位。原理如下：
●增加的位數 = 0.5 log2 N
●N = 計算平均值的樣本數
●例如，對16個樣本求平均值，垂直分辨率將增加
●位數 = 0.5 log2 16 = 2
●因此，有效的垂直分辨率為 8 + 2 = 10 位。
這種算法在垂直分辨率為12位時效果好，因為再繼續增加下去，其他因數（例如示波器的垂直增益或偏置精度）將起到決定性作用。平均模式的優點是，它對示波器的實時帶寬沒有任何限制。缺點是它要求使用重復性信號，并會降低波形更新速率。在正常采集模式下與平均模式下捕獲的開關電源的vds
第2個方法
選擇避開示波器靈敏設置的探頭
如果您測量電源的紋波和噪聲幅度，有可能要用到示波器靈敏的或接近靈敏的V/格設置。這正好處于放大器安全性能范圍的邊緣。雖然測試儀器的工作可能會符合技術指標，但是實際的測量效果也許還比不上它的“基本”性能。
首先，應嘗試使用1:1探頭，而不是使用儀器附帶的標準配置10:1無源探頭。若使用10:1探頭，不僅示波器的基線本底噪聲會以10倍增加，而且示波器的小V/格設置也會比使用 1:1探頭時的情況大10倍。這會導致信噪比降低，測量的動態范圍縮小。使用衰減較小的探頭，只要測量的信號不超過示波器的大輸入電壓，那么就可以獲得出色的信號完整性。
第3個方法
使用差分探頭進行安全、精確的浮置測量
示波器探頭上的接地引線通過 BNC 連接器的外殼連接到機箱。出于安全考慮，示波器的機箱通過電源線的接地插頭連接到接地參考面。示波器與電源的接地方式不同，兩者之間可能產生沖突。許多令人感興趣的信號是以電勢而不是以接地作為參考的（浮置）。電源設計人員采用各種方法來克服這一測量限制。
常用的方法是，通過削除電源線的防護接地插頭，或在電源線路中使用隔離變壓器，使示波器“浮置”（隔離）。T這種實踐方法非常危險，因為它有可能在示波器機箱上形成高電壓。此外，使用浮置示波器進行測量，可能導致測量結果不精確。
測量浮置電源信號的另一種方法是，使用兩個單端電壓探頭，用通道A的測量結果減去通道B的測量結果，即得到浮置電源信號。使用兩個輸入通道和探頭來測量感興趣的信號節點。然后使用示波器上的波形數學功能，讓兩個通道上的電信號相減，得到差分信號的跡線。
這種方法相對安全一些，因為示波器始終保持接地。然而當共模信號相對較小時，測量會受到一定的限制，因為此時使用的兩個探頭輸入通道之間的增益失配，共模抑制比較低，大約不到 20 dB（10:1）。
進行安全精確的浮置測量，好使用差分探頭或差分放大器。差分探頭提供較高的共模抑制比，通常達到 80 dB 或 10,000:1 甚至更高，因此您可以測量大共模信號中隱藏的小差分信號，實現適當的測量精度和高靈敏度。使用動態范圍和帶寬足夠滿足應用需求的差分探頭，可進行安全和精確的浮置測量。
第4個方法
避免探測耦合了輻射功率的附件
請務必謹慎使用探測附件。通用無源探頭在標準配置中通常提供15厘米長接地引線和掛鉤探針，這兩種附件可能會探測到電源或其他器件所產生的噪聲。此外，長接地連接往往會產生電感負載，給被測信號增加振鈴。
第5個方法
使用交流耦合，去除直流偏置
如果您正重點研究信號的紋波，可能并不關心其直流偏置。通常，紋波和噪聲與電源電壓相比是極小的。如果您使用示波器的動態范圍對這種偏置進行定量測量，那么在遇到更微小的信號細節時，可能無法進行深入分析。將示波器的耦合設置為“交流”，將會從測量結果中去除直流偏置，大限度提高測量的線性度和動態范圍。
第6個方法
使用示波器和探頭限制帶寬
這種降低噪聲、增加動態范圍的方法雖然簡單，但常常被忽視。電源信號內容與示波器的標稱帶寬相比往往低得多（kHz至幾十MHz級別）。多余的帶寬不會傳輸任何信號信息，只會給測量帶來額外的噪聲。
大多數示波器使用專用的硬件濾波器來解決這個問題――通常是20至25 MHz低通濾波器。硬件濾波器與軟件濾波器相比的一個優勢是，它不會影響示波器的更新速率。
另一種方法是使用探頭來限制帶寬。測量鏈的帶寬受其“弱一環”的限制。500 MHz 示波器配備 10 MHz 探頭，其帶寬將會是 10 MHz。安捷倫提供了多種無源、有源的電流和差分探頭，總有一款探頭的帶寬會適合您的特殊測量。
第7個方法
使用高分辨率采集提高測量分辨率
降低噪聲的第2個方法是高分辨率模式，它不需要使用重復信號。Agilent InfiniiVision 3000 X系列等現代化示波器在正常采集模式下可提供8位垂直分辨率（與大多數其他數字化儀類似）。然而與平均模式一樣，高分辨率模式也只能達到12位的垂直分辨率。在高分辨率模式下捕獲的vds
高分辨率模式是對同一次采集的連續點求平均值，而不是對某個時間段內多次采集的點求平均值。在高分辨率模式中，您不能像在平均模式中那樣，直接控制平均值數量。垂直分辨率位數的增加由示波器的時間/格設置決定。
當在較慢時基范圍狀態下工作時，示波器會連續過濾相繼的數據點，并將過濾結果顯示到顯示屏上。增加屏幕上數據的存儲器深度，也會同時增加進行平均值計算的點數。高分辨率模式下，掃描速度越快，在屏幕上捕獲的點數就越少，因此效果就越差。相反，掃描速度越慢，在屏幕上捕獲的點數就越多，效果也就越顯著。
按照結構和性能不同分類
①普通示波器。電路結構簡單，頻帶較窄，掃描線性差，僅用于觀察波形。
②多用示波器。頻帶較寬，掃描線性好，能對直流、低頻、高頻、超高頻信號和脈沖信號進行定量測試。借助幅度校準器和時間校準器，測量的準確度可達±5%。
③多線示波器。采用多束示波管，能在熒光屏上同時顯示兩個以上同頻信號的波形，沒有時差，時序關系準確。
④多蹤示波器。具有電子開關和門控電路的結構，可在單束示波管的熒光屏上同時顯示兩個以上同頻信號的波形。但存在時差，時序關系不準確。
⑤取樣示波器。采用取樣技術將高頻信號轉換成模擬低頻信號進行顯示，有效頻帶可達GHz級。
⑥記憶示波器。采用存儲示波管或數字存儲技術，將單次電信號瞬變過程、非周期現象和超低頻信號長時間保留在示波管的熒光屏上或存儲在電路中，以供重復測試。
⑦數字示波器。內部帶有微處理器，外部裝有數字顯示器，有的產品在示波管熒光屏上即可顯示波形，又可顯示字符。被測信號經模一數變換器（A/D變換器）送入數據存儲器，通過鍵盤操作，可對捕獲的波形參數的數據，進行加、減、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的運算，并顯示出答案數字。
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