電子測量儀器是電子信息技術產業的基礎支撐性設備，全球超過50%的電子儀器市場份額被 是德科技Keysight、泰克Tek、力科Lecroy、羅德與施瓦茨Rohde&Schwarz 四傢企業所壟斷。伴隨近幾年電子科技行業卡脖子風險的上升，國內密集出臺瞭多部涉及儀器儀表行業以及相關領域的產業政策，在政策支持與下遊產業的快速發展之下，我國電子測量儀器近幾年實現瞭高速增長，湧現出瞭 普源精電、同惠電子、優利德科技 等科創板掛牌上市儀器廠商。

電子工程實驗當中，必不可少的涉及到大量測量儀器的使用，本文主要記錄筆者工作室當中所使用的 數字萬用表（Multimeter）、數字電橋（LCR Meter）、數字存儲示波器（DSO）、邏輯分析儀（Logic Analyzer）、可編程直流電源（DC Supply）、信號發生器（Signal Generator）等儀器的性能指標術語，包括 三極管測量、電源紋波、晶振頻率、諧波輸出 等常規的測量方法與技巧，以及相關的註意事項。

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Multimeter 數字萬用表

數字萬用表（Multimeter）是一種多用途的電子測量儀器，可以用於測量電路當中的電壓、電流、電阻、電感、晶體管等數據。手持式數字萬用表的的顯示規格通常為三位半或者四位半，其中三位半是指有三位數字可以顯示 0 ~ 9，而最高位隻能顯示數字 1，而四位半同理。

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• LPF：低通濾波器（Low-Pass Filter）是在測量過程當中，允許低頻待測信號正常通過，而超過臨界值的高頻信號則會被阻隔與減弱；
• NCV：非接觸式電壓（Non-contact voltage）功能可以用於在不與導線產生物理接觸的情況下，探測特定頻率的交流電壓信號；
• V.F.C：變頻電壓電流測量，進入該模式以後，可以準確的測量變頻的電壓與電流；
• hFE：共發射極混合參數正向電流增益（Hybrid Parameter Forward Current Gain，Common Emitter），即晶體管在固定直流偏置下的電流放大倍數；
• True RMS：真有效值是測量交流信號的一種有效方法，也稱為真均方根（True Root Mean Square）值，其計算方法是將一個交流波形劃分為很多部分，然後求解每個部分振幅的平方，接著計算這些平方值的平均值，最後將平均值開方；

判斷三極管類型

數字萬用表判斷三極管屬於 NPN 還是 PNP 類型，需要使用到二極管檔位，此時紅表筆相當於電池正極，黑表筆相當於是電池負極。由於三極管的 B、C、E 極之間都存在著 PN 結，當表筆向 PN 結施加正向電壓時就能夠導通（導通電壓約 0.7V 左右），本測量方法正是基於這個原理。

• NPN 型：當三極管的 B 極接紅色表筆時，黑色表筆接 C、E 極就會導通；

• PNP 型：當三極管的 B 極接黑色表筆時，紅色表筆接 C、E 極就會導通；

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LCR Meter 數字電橋

數字電橋（LCR Meter）是一種用於測量電感、電容、電阻元件參數的儀器，其主參數不僅能顯示出元件值，副參數還能夠反映 Q、D、Z、Lp、Ls、Cp、Cs、Kp、Ks 等參數。

• 主參數：電感（L）、電容（C）、電阻（R）、阻抗（Z）；
• 副參數： 電抗（X）、損耗因子（D）、品質因數（Q）、阻抗角（θ）、等效串聯電阻（ESR）；
• 等效模型：由於實際的電感、電容、電阻並非理想阻抗元件，而是以串並聯形式呈現為復合阻抗元件，所以需要將元件等效為簡單的串聯（Series [ˈsɪəriːz]）等效、並聯（Parallel [pærəlel]）等效模型進行測量；

• 直流電阻測量模式（DCR）：可以測量線圈、變壓器等電子元件的直流阻抗；
• 電解電容測量模式（ELECT CAP）：使用時需要註意元件的連接方向，紅色開爾文夾連接電解電容正極，黑色開爾文夾連接電解電容負極；

DSO 數字存儲示波器

數字存儲示波器（DSO，Digital Storage Oscilloscope [əˈsɪləskoʊp]）是一種將電信號數字化之後再重建波形，並且具有記憶、存儲波形信號功能的電子儀器。

采樣系統

采樣原理

奈奎斯特（Nyquist）采樣原理認為，對於最大頻率 f_{MAX} 的帶寬有限制信號而言，等距采樣頻率 f_S 必須超過最大頻率 f_{MAX} 兩倍以上，才能夠產生出不會發生混疊的信號。

最大頻率 f_{MAX} = frac{等距采樣頻率 f_S}{2} = 奈奎斯特頻率 f_N = 折疊頻率

采樣率

數字示波器的實際采樣率由當前的水平時基檔位決定，采樣率不足會引起波形出現失真、混疊、漏失等問題，從而造成波形無法正常進行顯示：

波形失真：由於采樣率低造成某些波形細節缺失，使示波器采樣顯示的波形與實際信號存在較大差異；

波形混疊：由於采樣率低於實際信號頻率的 2 倍，對采樣數據進行重建時的波形頻率小於實際信號的頻率；

波形漏失：由於采樣率過低，對采樣數據進行重建時的波形沒有反映全部實際信號；

帶寬

示波器的帶寬是指按照 3dB 衰減輸入信號幅值的最低頻率，對於沒有超過示波器最大頻率 f_{MAX} 的頻率分量而言，所需要的采樣率 f_S 為示波器帶寬 f_{BW} 的兩倍。

由於數字方波信號由基本頻率位置的正弦波和多個奇次諧波組成，具有超出其基本頻率的分量，所以正常顯示波形的采樣率 f_S 應當高於帶寬 f_{BW} 的 4 倍以上。

存儲深度

存儲深度是指示波器在每一次觸發采集當中，所能夠存儲的波形點數。

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存儲深度 MDepth （單位為 pts）、采樣率 SRate （單位為 Sa/s）、水平時基檔位 TScale （單位為 s/div）、屏幕水平方向格數 HDivs （單位為 div） 三者的關系滿足如下方程式：

存儲深度 MDepth = 采樣率 SRate times 水平時基檔位 TScale times 屏幕水平方向格數 HDivs

插值方式

通常情況下，示波器獲取的采樣點難以直觀進行觀察，為瞭提高信號的可視性，示波器通常會采用插值法進行顯示。這裡的插值法是一種連接各個采樣點，並利用采樣點推算出整個波形面貌的處理方法，主要分為線性插值 x 和正弦插值 sinx/x 兩種方式：

• 線性插值 x：相鄰采樣點之間以直線相互連接，該方式僅限於隻需重建邊緣的信號，例如方波；
• 正弦插值 sinx/x：相鄰采樣點之間以曲線相互連接，該方式通用性更強，當采樣速率為帶寬的 3 ~ 5 倍時，建議采用該方法；

Run/Stop & Single 觸發控制

• 【Run/Stop】按鈕：開始或者停止觸發采集，停止之後，示波器會顯示最後一次采集到的信號；
• 【Single】按鈕：僅僅隻觸發一次，對於後續波形將不再觸發采集；

波形獲取方式

波形的獲取方式用於控制如何從采樣點當中產生出波形點，通常需要使用到示波器面板上的【Acquire】按鈕。

• 普通：按照相等的時間間隔對信號采樣以重建波形，該模式對於大多數波形而言，可以生成最佳的顯示效果；
• 峰值：根據采樣時間隔內信號的最大值和最小值，並將這些值作為兩個相關的波形點，以此來構建波形；該模式能夠捕獲發生在波形采樣點之間快速變化的信號，從而有效的觀察到偶發的窄脈沖，但是會造成顯示的噪聲較大；該模式可以顯示至少與采樣周期一樣寬度的全部脈沖，便於查看毛刺與窄脈沖；
• 平均：對多次采樣的波形進行平均，以減少輸入信號上的隨機噪聲並提高垂直分辨率；平均次數越高，噪聲越小並且垂直分辨率越高，但顯示的波形對於波形變化的響應就會越慢；

垂直幅度

顯示屏幕的垂直方向上，每一個刻度代表的是電壓幅值，通常表示為 V/div，目前國產數字示波器的垂直檔位調節范圍在 500μV/div - 10V/div 之間。

通道耦合

設置耦合方式可以濾除不需要的信號，例如：被測信號是一個含有直流偏置的方波信號。

• 當耦合方式為直流：被測信號含有的直流分量和交流分量都可以通過；
• 當耦合方式為交流：被測信號含有的直流分量被阻隔；
• 當耦合方式為接地：被測信號含有的直流分量和交流分量都被阻隔；

帶寬限制

帶寬限制可以減少顯示波形中的噪聲，例如：被測信號是一個含有高頻振蕩的脈沖信號。

• 關閉帶寬限制：被測信號含有的高頻分量可以通過；
• 帶寬限制為 20MHz：被測信號當中大於 20MHz 的高頻分量將會被衰減；

探頭衰減比

衰減比是指被測信號的顯示幅度與被測信號實際幅度之間的比值。