如何用示波器测量光电探测器的I-t曲线

一、示波器的使用- -简介
示波器是一种电子测量仪器，可用来观测电流波形、测定频率、电压波形等，主要由电子管放大器、扫描振荡器、阴极射线管等组成。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可以产生细小的光点，在被测信号作用下，电子束便可以在屏面上描绘出被测信号的变化曲线。
示波器按信号的不同可分为数字示波器和模拟示波器;按结构和性能不同可分为普通示波器、多用示波器、多线示波器、多综示波器、取样示波器、记忆示波器、数字示波器。虽然示波器种类多种多样，但其使用方法却大同小异，本文便以SR-8型双踪示波器为例来详细介绍示波器的使用方法。
二、示波器的使用- -面板装置
SR-8示波器的面板按其位置和功能大概可以分为显示、垂直(Y轴)、水平(X轴)三大部分，接下来对这三部分面板装置分别加以介绍。
1、显示部分
显示部分包括电源开关、电源指示灯、辉度(调整光点亮度)、聚焦(调整光点或波形清晰度)、辅助聚焦(配合“聚焦”旋钮调节清晰度)、标尺亮度(调节坐标片上刻度线亮度)、寻迹 (当按键向下按时，使偏离荧光屏的光点回到显示区域，从而寻到光点位置)和标准信号输出(1kHz、1V方波校准信号由此引出，加到Y轴输入端，用以校准Y轴输入灵敏度和X轴扫描速度)。
2、垂直(Y轴)部分
垂直(Y轴)部分包括显示方式选择开关(用以转换两个Y轴前置放大器YA与YB 工作状态)、“DC-地-AC”Y轴输入选择开关(用以选择被测信号接至输入端的耦合方式)、“微调V/div”灵敏度选择开关及微调装置、“↑↓”Y轴位移电位器(用以调节波形的垂直位置)、“极性、拉YA ”YA 通道的极性转换按拉式开关、“内触发、拉YB ”触发源选择开关和Y轴输入插座。
3、水平(X轴)部分
水平(X轴)部分包括“t/div”扫描速度选择开关及微调旋钮、“扩展、拉×10”扫描速度扩展装置、“→←” X轴位置调节旋钮、“外触发、X外接”插座、“触发电平”旋钮、“稳定性”触发稳定性微调旋钮(用以改变扫描电路的工作状态)、“内、外”触发源选择开关、“AC-AC(H)-DC”触发耦合方式开关、“高频-常态-自动”触发方式开关和“+、-”触发极性开关。
三、示波器的使用- -使用步骤
下面具体讲解使用示波器观察电信号波形的具体步骤：
步骤一：选择Y轴耦合方式。根据被测电信号频率，将Y轴输入耦合方式选择“AC-地-DC”开关置于AC或DC;
步骤二：选择Y轴灵敏度。根据被测电信号的峰峰值，将Y轴灵敏度选择“V/div”开关置于适当档级(在实际使用过程中，若无需读取被测电压值，则只需适当调节Y轴灵敏度微调旋钮，使得屏幕上显示所需高度波形即可);
步骤三：选择触发信号来源与极性。通常将触发信号极性开关置于“+”或“-”档位上;
步骤四：选择扫描速度。根据被测信号周期，将将X轴扫描速度“t/div”开关置于适当档级(在实际使用过程中，若无需读取被测时间值，则只需适当调节扫描速度“t/div”微调旋钮，使得屏幕上显示所需周期数波形即可);
步骤五：输入被测信号。被测信号由探头衰减后通过Y轴输入端输入示波器。

可以。方案如下：
一个线性比较好的扫频电路VF，输出幅度可调；
一个Q值比较高的线圈L；
二个标准电容器C1、C2，比如1000p F和10000p F的云母电容器（损耗比较小）；
分别把C1、C2与L串联，接VF，示波器的输入测电容器上的电压波形，可以看到峰值在X轴上的投影X1、X2，在Y轴上的投影Y0，
用待测电容器C替换C2，根据波形峰值在X轴上的投影可以估算它的容量，在Y轴上的投影估算损耗。首先你要对所用的示波器进行校准然后才能进行测量。对于电压幅值的测量不必说，就是根据衰减档位来读取电压数值就可以了。频率的测量是由于周期的测量而得到的。比如你通过观察看到被测信号波形完整的一个周期波是1毫秒，那么频率就等于周期的倒数等于1千赫。

测正弦信号时，示波器的 *** 作如下：

1）开启示波器电源开关预热并将各开关旋钮调到合适的位置，

2）选择开关放在“AC”位置、调节辉度、聚焦、垂直水平位置；

3）将输入信号通过探头送到输入端，调整波形到合适位置；

4）读数：电压峰-峰值，如为2Um：
               2Um= V/div×格数 ×探头衰减数
                例如波形峰 峰距离为 25格，V/div（每格电压值）为：005V，探头衰减数为1/10，则：2Um= 005 × 25 × 10 = 125V
     5）  计算交流电压的幅值 Um=125/2=0625V
        交流电压的有效值 U =0707Um=0707×0625=044V

示波器能直接测量电信号，但只要有相应的传感器，经过变换，可以测量多种物理量，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点。

扩展资料：

利用示波器所做的任何测量，都是归结为对电压的测量。示波器可以测量各种波形的电压幅度，既可以测量直流电压和正弦电压，又可以测量脉冲或非正弦电压的幅度。更有用的是它可以测量一个脉冲电压波形各部分的电压幅值，如上冲量或顶部下降量等。

这是其他任何电压测量仪器都不能比拟的。示波器时基能产生与时间呈线性关系的扫描线，因而可以用荧光屏的水平刻度来测量波形的时间参数，如周期性信号的重复周期、脉冲信号的宽度、时间间隔、上升时间（前沿）和下降时间（后沿）、两个信号的时间差等等。

参考资料来源：百度百科-示波器

数字示波器有Auto键。
模拟示波器开机，亮度、聚焦适中，水平工作方式置Auto，水平位移置中。垂直工作方式置单踪Y1，垂直位移置中，这时会有清晰扫描线；
要正确测量波形先把输入信号接入示波器，至少让幅度大于一格，选内触发并选要触发的信号通道，调节同步电平LEVEL，一般就可同步（同步指示灯会点亮），这时扫速可以配合调节至看清所测试波形。

测量无小事，这是一个既简单又复杂的问题，不同的使用场景有不同的考量。

如果需测量测实时时钟信号和主时钟信号

1 如果是一般学校做实验的话：

直接把示波器的探棒与晶振或者CLK信号引脚连接即可。如果探棒有10倍衰减的开关，最好打到10倍衰减的开关档位，这样可以减小对被测电路影响。你看到的波形可能是这样的（用带宽100M示波器测量100M的信号）

2 进一步,如果对信号的形态有更高的要求,需要注意：

在带宽选择上，一般要求示波器的带宽是被测量信号频率的5倍。这是因为5次谐波已经足够可以反映一般时钟信号的波形形态了。你看到的波形可能是这样的（用带宽500M示波器测量100M的信号）

3如果需要对上升和下降沿进行精确测量，由于上升和下降沿包含了更多的多次谐波，因此则需要对示波器的响应和带宽作进行进一步考虑。下图分别是用1G和2G的示波器来观察这个100M的信号。

近日，前瞻产业研究院发布《 横跨数个百亿赛道 国产射频微波领域仪器仪表如何破局 》专题报道：

频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器并称为射频三大件，受益于近年来5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进，中国射频三大件市场规模快速增长，且规模增速快于全球市场。同时，射频三大件持续发挥着“小口径、大带动”的作用，通过自身的技术进步，带动下游5G、半导体、物联网等万亿级市场的进一步发展。
同时，随着中国市场的快速发展，国产替代已经成为大势所趋，如成都玖锦等国内厂商纷纷通过突破技术壁垒、倾力品牌打造、重视市场培育与建设等手段走出一条可持续发展的国产化替代之路。

1、中国射频三大件市场发展现状
——射频三大件(频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器)概述

频谱分析仪
根据国家标准《GB/T 11461-2013 频谱分析仪通用规范》，频谱分析仪是能够在频域上有效地显示出构成时域信号的各个单独频谱分量(正弦波)的仪器。
频谱分析仪能够以模拟或数字方式显示信号的频域特性，实现信号失真度、调制度、稳定度等参数的测量，在射频领域有“射频万用表”的美称。传统的频谱分析仪基于“扫频式”原理，前端电路是一定带宽内可调谐的接收机，输入信号经变频器变频后由滤波器输出，滤波输出作为垂直分量，频率作为水平分量，在示波器屏幕上绘出坐标图，就是输入信号的频谱图。随着集成电路技术、快速A/D变换技术、频率合成技术、数字信号处理技术、微处理器技术的飞速发展，频谱分析仪无论从功能还是性能都得到了极大的扩展和提升。

现代的高端频谱分析仪采用了快速傅里叶变换技术，这种技术一方面将被测信号分解成分立的频率分量，达到与传统频谱分析仪同样的结果，另一方面将被测信号数字化，使得频谱分析仪具备了矢量信号分析功能和实时频谱分析功能。基于此，当今的频谱分析仪也可称为矢量信号分析仪(或实时频谱分析仪)。
在具体下游应用领域方面，矢量信号分析仪广泛应用于卫星通讯、雷达、频谱监测、半导体、新能源、人工智能、物联网、 汽车 电子、医疗电子、航空航天和国防、电子对抗、教育科研等行业。

矢量网络分析仪
根据行业标准《SJ/T 11433-2012 矢量网络分析仪通用规范》，矢量网络分析仪是一种能完成复传输和复反射S参数测量和分析的仪器，能够对单端口、两端口或多端口网络的S参数进行测量和分析，具有按某种误差模型的要求，进行测量校准、自动修正误差的能力。
矢量网络分析仪结合了频谱分析仪技术、信号发生器技术以及矢量网络分析技术等各项技术，是射频微波领域必备的测试测量仪器，并且是诸多行业专用仪器的基础形态。
矢量网络分析仪会利用自带的信号发生器向被测件发射信号，再通过对折返的信号进行分析，获取待测件的信息属性。

射频信号发生器
射频信号发生器可在各种频率上产生射频信号，具有高光谱纯度、稳定的频率和振幅，不仅可以生成任意波形信号，还可以将任意波形信号上变频成射频微波信号，是无线电设备和射频微波器件研发、制造、维修、检测的必要设备，具体功能包括生成矢量调制信号、电磁兼容、微波信号产生、时钟测试和安规认证等。广泛分布于通讯、半导体、新能源、 汽车 电子、医疗电子、消费电子、航空航天、教育科研等行业。

——射频三大件市场规模稳步增长，中国市场增速快于全球市场增速
随着航空航天、5G商用化、 汽车 智能化、物联网、半导体等行业的快速发展，全球射频三大件产品的市场需求快速增长。结合弗若斯特沙利文、Technavio等机构的统计测算数据，测算2021-2025年全球射频三大件市场规模年复合增长率在57%左右，到2025年全球射频三大件市场规模将达到270亿元左右。

注：市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器;市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
在中国市场方面，受益于5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进，中国射频三大件市场在近几年快速增长，且市场增速快于全球市场增速。结合Technavio、弗若斯特沙利文、灼识咨询等机构测算数据，测算2021-2025年中国射频三大件市场规模年复合增长率在8%左右，到2025年中国射频三大件市场规模将接近100亿元。

注：市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器;市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
根据灼识咨询的统计测算数据，在频谱分析仪、网络分析仪和信号发生器这三大产品构成的市场中，频谱分析仪市场占比最大，达到397%，接近40%;信号发生器和矢量网络分析仪市场占比相近，均在30%左右，具体占比分别为305%和298%。

——射频三大件带动下游万亿级市场发展
射频三大件与下游应用领域的发展是相辅相成的，射频三大件本身市场规模虽然相对较小，但射频三大件产品是下游应用领域发展所必须的基础测量设备。
下游5G通信、商业航天、物联网、半导体、毫米波雷达、卫星通信等领域产品和技术的升级与发展需要更高性能的仪器来实现相关指标的测量与测试。射频三大件产品可以对复杂的信号进行频谱测量分析、频谱监测、调制与解调、电路网络分析、电磁兼容测试等，并且能够结合相关软件为下游应用提供全面的测量测试解决方案。因此射频三大件是典型的“小口径，大带动”产品，射频三大件产品技术与性能的提升，将辐射带动下游行业的快速发展。

典型下游应用领域的市场状况方面，物联网领域，根据赛迪统计测算数据，2021年中国物联网市场规模达到263万亿元;5G领域，根据中国信息通信研究院统计测算数据，2021年5G直接带动经济总产出13万亿元;半导体领域，根据美国半导体行业协会(SIA)统计数据，2021年中国半导体行业销售额达到1925亿美元; 汽车 电子领域，根据中国 汽车 工业协会统计测算数据，2021年中国 汽车 电子市场规模达到8894亿元;卫星通信领域，根据赛迪无线电管理研究所统计测算数据，测算2021年中国卫星通信产业市场规模在900亿元左右。

在应用场景方面，射频信号发生器是对无线电信号进行测量的必备工具，在高频率范围的信号中应用尤其广泛;频谱和矢量网络分析仪方面，主要用于研发、生产测试、现场维护和教育教学等，高端产品主要应用在高性能射频器件开发、毫米波通信系统和前沿研究。

从具体的应用领域来看，射频三大件的下游应用行业基本相同，具体包括半导体、消费电子、移动通信、 汽车 电子、自动驾驶、车联网、物联网、国防与航空航天、科研与教育等，其中多个下游应用行业加速发展，有望催化测量仪器需求的高速增长。

2、中国射频三大件市场竞争格局
——产品技术端：国内厂商实现了高端化突破，电科思仪和成都玖锦处于第一梯队
近年来，国内厂商在产品方面实现了高端化突破。成都玖锦、电科思仪等国内高端产品厂商信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz，均可对标国际一线品牌同类仪器指标。
综合来看，在射频三大件方面，国内厂商与国外厂商的技术水平差距已然不大，部分国内厂商具备一定的实力与国外厂商进行横向比较。
在具体企业的产品性能方面，电科思仪在射频三大件产品中均代表了国内厂商的最高水平，其次是成都玖锦，其射频三大件产品性能紧随其后，均接近国内厂商的最高水平。

根据国内企业各产品数据手册以及企业公告等公开资料的整理和分析，对中国射频三大件市场相关企业进行了技术层面的竞争格局划分。电科思仪和成都玖锦处于产品性能的第一梯队，鼎阳 科技 、普源精电、创远仪器、优利德等企业位于产品性能的第二梯队。

——市场布局端：国内厂商紧抓窗口机遇期，基本实现了高中低端市场的全面覆盖

市场端方面，新冠疫情带来的全球产业链重构为国内厂商带来了窗口机遇期，国内厂商例如普源精电、鼎阳 科技 、优利德等，纷纷通过IPO募集资金，以期抓住机会窗口，进一步扩大在国内市场的影响力。
在原本外国厂商垄断的高端市场实现国产化突破之后，以电科思仪、成都玖锦、鼎阳 科技 、普源精电等企业为代表的国内厂商已经基本实现了国内高中低端市场的全面覆盖。

——市场竞争端：上市企业营收快速增长，国内厂商地位不断提升，高端产品市场替代空间更为广阔
此处选取了电子测量仪器行业中对射频三大件相关业务进行数据披露的企业进行汇总分析，普源精电采用其射频类仪器业务营收，鼎阳 科技 采用其波形和信号发生器、频谱和矢量网络分析仪业务营收，创远仪器采用其信号分析与频谱分析、矢量网络分析业务营收。
通过汇总发现，2018-2020年选取企业射频三大件相关业务增长势头迅猛，2019年选取企业射频三大件相关业务营收增长2992%，2020年选取企业射频三大件相关业务营收增长2441%;与此同时，选取企业射频三大件相关业务在中国市场中的占比也逐年提升。综合以上数据，从一定程度上说明了中国市场中国内厂商的市场地位在不断提升。

注：普源精电与鼎阳 科技 尚未发布2021年整年细分产品数据，因此此处2021年数据仅包含普源精电和鼎阳 科技 相关业务的2021年上半年数据。
根据弗若斯特沙利文的统计及测算数据，在整个中国电子测量仪器市场中，是德 科技 、罗德与施瓦茨、安立、泰克、力科等国外厂商的市场份额总和在40%左右，由于高端产品市场几乎被国外厂商垄断，由此可见在高端产品市场，国外厂商的市场份额远在40%以上。

上述上市公司产品主要定位于中端，但除此之外，国内已经实现高端化突破的企业，例如电科思仪、成都玖锦等，目前并未上市，其信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz，均可对标国际一线品牌同类仪器指标，已经成为了国外厂商在中国高端产品市场的直接竞争对手，因此在高端射频三大件产品领域，存在着广阔的竞争与国产化替代空间。

3、中国射频三大件国产替代路径：国产替代已是大势所趋，国内厂商如何破局

——突破技术壁垒

射频信号发生器、频谱和矢量网络分析仪技术核心主要基于射频微波电路和数字信号处理等学科，产品主要的技术门槛在于射频微波电路设计以及数字信号分析算法、软件平台等，涉及到较多的微波电磁波和通信理论，应用的射频芯片技术复杂且成本较高，前期研发投入大。

与此同时，随着5G通信、雷达、物联网、 汽车 电子、卫星通信等下游应用领域的快速发展，使得频域信号测量的应用范围得到扩展，下游应用领域对于频域测量仪器的性能提出了更高的要求，因此要实现国产替代，必须需要突破中高端射频三大件产品的技术壁垒 ，例如当产品达到265GHz的测量频率范围后，产品的射频芯片、射频材料、射频连接、微波仿真、微组装电路工艺等相关技术的设计难度和成本也迅速提升，因此中高端的射频三大件产品具有较高的技术壁垒，需要迫切地实现中高端产品的自主可控。

突破技术壁垒就意味着需要投入大量的人力和资金，众多国内厂商纷纷加大投入，加快自主研发脚步。以成都玖锦为例，其投入大量的研发人员与研发资金，其中研发人员占比达到66%，研发费用占比达到35%，均领先行业内的其他企业。这样的做法带来的成效也是极其显著的，经过多年技术积累，成都玖锦通过自主掌握的“宽频段超带宽多通道信号生成及模拟技术”、“宽带高隔离激励源和多通道信号分离接收技术”、“宽频段大动态宽带信号接收和分析技术”、“高速数字采集与处理技术”等四大硬核技术，打破国际技术壁垒，开发了“信号分析仪”、“信号发生器”、“矢量网络分析仪”和“综合测试仪”等产品线，正在国内高端电子测试测量仪器市场迅速崛起。

——倾力品牌打造

近年来党和国家高度重视中国品牌的建设。自2017年起将每年5月10日设立为“中国品牌日”。新时代、新经济、新赛道背景下，品牌价值对于企业的重要性已毋庸置疑，从中国制造到中国创造，随着电子信息产业链的强化发展，高端科研仪器技术的国产替代，其难点不只在技术，更在于整个市场的一份“信任感”。

国产自主品牌的建设之道在于用互联网思维打造工业品牌，例如成都玖锦从诞生之日起，就定位高端技术，秉持“一群人、一件事、一颗心、一辈子”的人文主义和长期主义精神，投入到了高端电子测试测量仪器仪表的研发工作上。2022年成都玖锦也备受国家重视，入选了中国品牌日。
同时，在疫情防控常态化下，国产自主品牌紧密结合新时代传播渠道特色，创新打通线上线下进行国产品牌的传播与推广，打造自己的品牌阵地。

——重视市场培育与建设
在射频三大件所属的通用电子测试测量仪器领域，欧美有是德 科技 、泰克、力科和罗德与施瓦茨等行业优势企业，培育了更为成熟的使用者，其能够熟练理解和使用功能日趋复杂的通用电子测试测量仪器，在选择相关仪器时能够更好的鉴别产品的性能，选择一些性价比高的品牌。

由此可见，企业对于市场消费者使用习惯的培育与建设尤为重要，是打造市场和品牌护城河的一项有力手段。例如成都玖锦通过对国内客户消费/使用习惯的洞察，从市场需求和使用习惯的角度出发，使得其产品符合国内消费者的 *** 作习惯，无需适应新的 *** 作模式，极大地降低了产品使用的学习成本;除此之外，成都玖锦产品具有出色的可扩展性和兼容性，极大地降低了用户相关产品生态的建设成本。上述两种方式均是快速实现国产替代的有效手段和途径。

再例如电科思仪最新发布的“天衡星”系列产品，除了在性能和功能方面具有优势以外，“天衡星”系列产品采用高清大屏呈现测量结果，多种参数一览无余，且支持多点触控、自定义 *** 控界面、“一键搜索”等功能，使 *** 作更为简洁高效。

4、总结：中国市场快速发展，国产化替代正当时

近年来中国射频三大件市场规模快速增长，并且带动下游万亿级市场进一步发展。与此同时，国内厂商无论是在市场地位方面还是产品性能方面均得到了不同程度的提升和发展，尤其是技术水平的差距进一步缩小。综合来看，万事俱备，国产化替代正当时。
在国产化替代方面，不同企业选择了不同的实施路径，部分企业着力于实现技术壁垒的突破，部分企业倾力于品牌的打造，部分企业重视市场培育与建设，部分企业则多管齐下，致力于走出一条可持续化发展的国产替代之路。

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有几种可能的方法，依照你使用的示波器不同，效果也大不同。\x0d\ 无论使用任何通用示波器，都须将码速调整到尽可能低。\x0d\ 1 模拟示波器，相当困难，因为既不能停止，更不能存储，所以只能观察到非常明显存在的问题，模拟示波器对解决这类问题帮助非常有限。将示波器幅度调到合适的显示，再调整扫描时间，使之能分辨出数个码型，触发时可考虑某个相关的外触发源，如来自主机或从机的某个信号。也可使用非触发模式，有时也能发现一些问题。\x0d\ 2 数字示波器，将示波器幅度调到合适的显示，再调整扫描时间，使之能分辨出数个码型，然后提高扫描时间2~3个档位，使码的波形压缩起来。在某时刻按下“运行/停止”按键，然后降低描时间2~3个档位，则可看到静态的数个码型。此种方法的缺点是不易捕捉到有问题的瞬间，所以只能多试些次。而且有些数字示波器，在“停止”后几乎不能再展开压缩的波形。\x0d\ 3 数字示波器，有深度存储功能，如安捷伦546XX系列。 *** 作方法同2，但不同的是，在“停止”后，可以将压缩的码型展开很多倍，几十或上百倍，这样很容易的捕捉到有问题的地方。

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