什么是示波器频率？示波器如何测量频率？

什么是频率？

每一个周期性波形都有其频率。频率指的是波形在一秒钟内重复的次数（当以赫兹为单位时）。频率也是周期的倒数。

图三角波的周期

在测量频率之前，了解频率与周期的关系至关重要。周期波形是指其形状随时间以规则间隔重复出现的波形。

周期 (T) – 波形完成一个完整周期所需的时间。周期的单位是秒 (s)，但示波器测量通常使用毫秒 (ms) 或微秒 (µs)。

频率 (f) – 每秒发生的周期数。频率的单位是赫兹 (Hz)。

频率和周期互为倒数。这种关系可以用一个简单的公式来描述：

                         Frequency (f) = 1 / T

这个公式是使用示波器手动测量频率的关键。你不是直接测量频率，而是测量波形的周期，然后根据这个周期计算频率。例如，如果你测得的周期为 1 毫秒（0.001 秒），那么频率就是：

任何数字示波器的主要功能都是测量信号电压随时间的变化。然而，同样重要的测量指标是信号的频率。示波器频率是指波形或信号在给定周期内重复出现的频率。

频率测量的单位是赫兹（Hz，每秒周期数）或千赫兹（kHz，每秒千次周期数）。

使用示波器读取频率时，您可以同时测量：

1. 输入信号的周期

2. 波形的幅度

3. 两个数字信号之间的占空比

示波器如何测量频率？

现代数字示波器会自动测量输入信号的频率。它会测量信号在一定时间内包含的波形数量。然后，通过波形数量除以时间来计算频率。

示波器还使用“频率计数器"功能，它可以测量信号在给定时间尺度内超过特定阈值的次数。频率计数器会统计事件发生的次数，并计算每秒发生的事件数。然后，它会以赫兹为单位显示结果。

这些方法可以提供各种频率的精确测量。

什么是时基？

时基是示波器的一项功能，它允许您查看波形随时间的变化。它设置信号的水平刻度，使您能够精确测量频率或周期。

时基还可以视觉上减慢或加快信号，使其更容易在显示屏上进行分析。

如何计算频率？

如果您拥有一台无法自动测量频率的旧式示波器，请不要担心——还有其他方法可以计算频率。

•最基本的方法是测量一个完整波形周期的时间，然后取倒数(1/t)。这将为您提供频率的估计值。

•您还可以使用示波器的“标记"功能来测量信号从一个点移动到另一个点所需的时间。然后，您可以取倒数(1/t) 来获得频率测量值。

•另一种方法是在单个上升沿或下降沿的不同位置进行两次测量，然后使用以下公式：频率= (1 / 时间差) × 2π弧度/周期。结果将是您的频率，单位为赫兹 (Hz)。

什么是 FFT？

快速傅里叶变换(FFT) 是一种数学算法，用于从数字信号中提取频率信息。FFT的典型应用是分析声音和电信号，例如示波器产生的信号。

FFT 算法将信号分解成各个频率分量，然后将其显示在频谱图中。该图可以帮助您直观地了解信号的频率成分，并识别任何波动或异常。

示波器显示的 FFT函数

什么是截止频率？

截止频率是指信号开始衰减或减弱的频率。它决定了数字示波器能够精确读取的最大频率。

需要注意的是，截止频率并非绝对的极限——它只是示波器性能开始下降的临界点。

因此，数字示波器通常设计有较大的安全裕度，以确保它们即使在性能略有波动的情况下，也能在其规定的范围内正常工作。

什么是方波？它与频率有何关系？

方波图

方波是一种在两个电平之间交替变化的信号，每个电平停留的时间相等。它具有电平之间的急剧变化，并且是一种周期性波形。

方波常用于数字电路，因为它们能产生清晰、易于识别的信号，便于计算机解读。方波还可以用于测试系统的频率响应，因为它们的信号分量包含多个不同的频率。

什么是频率响应？

频率响应指的是示波器前端模拟电路对不同频谱的正弦信号的增益曲线。

图 示波器带宽与频率响应的关系

现代高带宽示波器主要有两种频率响应方式：

• 传统的高斯频响方式，Flat频响方式；可以看到传统的高斯频响方式在-3dB带宽内对信号频谱有一定的影响，-3dB带宽外有较长尾巴，要求后面ADC采样率高，才不会发生混叠。

• Flat频响方式有很大改进：-3dB内，对信号质量影响较小，-3dB以外尾巴相对较少。

频率响应衡量系统对给定输入频率的响应程度。通过测试不同频率，您可以确定系统在各种工作条件下的性能。

什么是频率偏差？

在无线电波分析中，频率偏差是指调制载波信号和未调制载波信号之间的最大偏差。然而，更广义地说，频率偏差是指理想信号或参考信号与实际信号之间的差异。例如，如果两个波的频率分别为100 Hz 和 102 Hz，则它们的频率偏差为 2 Hz。

频率偏差与其包含的频率范围有关。频率偏差较大的信号带宽也较大，反之亦然。

频率偏差对于任何信号都至关重要，因为它会影响系统的精度和质量。如果系统校准不当，则可能导致读数不准确或音频/视频失真。

常见问题解答

什么是平均频率？

平均频率是指信号在给定周期内的平均频率。计算平均频率的方法是将一个周期内的总周期数除以该周期的长度。平均频率有助于了解信号随时间变化的平均形状，并用于比较不同的信号。

什么是交流频率？

交流频率，也称为交变电流频率，是指交流信号振荡（强度和方向以固定间隔变化）的速率。交流频率对于理解电流如何在电路和设备中流动以及排除电气元件故障至关重要。

在美国，标准交流频率为60 Hz，这意味着电流每秒改变方向60 次。频率越高，电流改变方向的速度越快。

高频交流电常见于电视机和电脑等电器设备中。但对于大多数用途，例如为灯泡和家用电器供电，交流频率不需要很高。

示波器带宽考量？

在示波器垂直系统中，带宽指的是示波器能够精确显示的频率范围。为了确保准确显示，示波器的带宽必须高于被测信号的频率。带宽考量会影响对信号中高频成分和瞬态行为的分析能力。

示波器带宽越大越好吗？

好处：示波器带宽越大，可以测量的信号频谱范围就越大，信号的上升沿也更快；

坏处：一般来说，示波器带宽越大，示波器价格越高；示波器带宽越大，示波器底噪越高。

示波器可以测量极低频率吗？

可以。要测量极低频率（长周期），您需要设置较大的时间/格值。这会在时间轴上“放大"，使示波器能够捕获慢速信号的完整周期。

示波器的频率测量精度如何？

精度取决于示波器的时基稳定性以及您测量周期的精确度。数字示波器通常非常精确。对于手动测量，可以通过测量多个周期（5-10 个周期）并将波形扩展到整个屏幕来提高精度，从而更容易计数格数。自动测量通常提供精确的结果。

我可以测量 PWM 信号的频率吗？

可以。脉冲宽度调制 (PWM) 信号是一种占空比变化的周期性方波。您可以像测量任何其他周期性信号一样测量其频率。测量从一个上升沿到下一个上升沿的时间以找到周期，然后计算频率。

故障排除提示

如果您在测量过程中遇到问题，以下是一些常见问题及其解决方法。

波形不稳定或抖动怎么办？

您的触发信号需要调整。上下调节触发电平，直到波形与触发信号重合。如果波形仍然抖动，请确保您已选择正确的触发边沿（上升沿或下降沿）和正确的触发源（例如，CH1）。

信号看起来像一块实心色块呢？

您的“时分格"设置过高（缩放过度），这意味着过多的周期被压缩到一个屏幕宽度内。降低“时分格"值，水平“放大"，直到您可以看到单个波形。

波形锯齿状或呈角状（混叠）问题？

您的示波器采样率可能对于信号频率而言过低。这会导致波形图像出现误导。有时可以通过调整时间/格设置（缩小显示）来解决此问题，但这也可能表明您需要一台带宽更高的示波器。

屏幕上没有信号怎么办？

请检查您的物理连接。探头是否牢固地连接到示波器？接地夹是否已连接？示波器上的通道是否已启用？

我们的优势：是德、泰克、日置、固纬、艾德克斯、普源、同惠、鼎阳、安柏等。