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XYZs of Oscilloscopes
Primer
Primer
Table of Contents The Systems and Controls of an Oscilloscope .18 - 31
Vertical System and Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 Position and Volts per Division . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Signal Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 - 6 Input Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Bandwidth Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
The Significance of Signal Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Bandwidth Enhancement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Why is Signal Integrity a Problem? . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
Horizontal System and Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Viewing the Analog Origins of Digital Signals . . . . . . . . . 6
Acquisition Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
The Oscilloscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 - 12 Acquisition Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Types of Acquisition Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Understanding Waveforms & Waveform Measurements . .7 Starting and Stopping the Acquisition System . . . . 21
Types of Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Sine Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Sampling Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Square and Rectangular Waves . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Real-time Sampling Method . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Sawtooth and Triangle Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Equivalent-time Sampling Method . . . . . . . . . . . . . 24
Step and Pulse Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Position and Seconds per Division . . . . . . . . . . . . . 26
Periodic and Non-periodic Signals . . . . . . . . . . . . . . 9 Time Base Selections . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Synchronous and Asynchronous Signals . . . . . . . . . 9 Zoom/Pan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Complex Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26
Waveform Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 XY Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Frequency and Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Z Axis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 XYZ Mode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Amplitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Trigger System and Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Trigger Position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Trigger Level and Slope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Waveform Measurements with Digital Oscilloscopes 12
Trigger Sources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Trigger Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Types of Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 - 17
Trigger Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Digital Storage Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Trigger Holdoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Digital Phosphor Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Display System and Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Mixed Signal Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Other Oscilloscope Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Digital Sampling Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Math and Measurement Operations . . . . . . . . . . . . 31
Digital Timing and State Acquisitions . . . . . . . . . . . .31
2 www.tektronix.com/oscilloscopes
XYZs of Oscilloscopes
The Complete Measurement System . . . . . . . . 32 - 34 Operating the Oscilloscope . . . . . . . . . . . . . . . . 43 - 45
Probes ................................... 32 Proper Grounding . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Passive Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Setting the Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Active and Differential Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Calibrating the Instrument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Logicl Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 Connecting the Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Specialty Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Compensating the Probes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Probe Accessories . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Oscilloscope Measurement Techniques . . . . . . 46 - 48
Performance Terms and Considerations . . . . . 35 - 42 Voltage Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Bandwidth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Time and Frequency Measurements . . . . . . . . . . . . . . 47
Rise Time . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Pulse Width and Rise Time Measurements . . . . . . . . . 47
Sample Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Phase Shift Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Waveform Capture Rate . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Other Measurement Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Record Length . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Written Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 - 54
Triggering Capabilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Effective Bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Part I
Frequency Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 A. Vocabulary Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Vertical Sensitivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 B. Application Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Sweep Speed . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Part II
Gain Accuracy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 A. Vocabulary Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Horizontal Accuracy (Time Base) . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 B. Application Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .52
Vertical Resolution (Analog-to-Digital Converter) . . . . . . 39
Answer Key . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .54
Timing Resolution (MSO) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .40
Connectivity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Glossary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 - 58
Expandability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Ease-of-use . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
www.tektronix.com/oscilloscopes 3
Primer
Introduction Light Source
Nature moves in the form of a sine wave, be it an ocean
wave, earthquake, sonic boom, explosion, sound through air,
or the natural frequency of a body in motion. Energy, vibrating
particles and other invisible forces pervade our physical
universe. Even light