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o s c i l l o s c o p e s

XYZs of Oscilloscopes

XYZs of Oscilloscopes
Primer

Table of Contents
Introduction ....................................................................3 Signal Integrity The Significance of Signal Integrity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 Why is Signal Integrity a Problem? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .4 Viewing the Analog Origins of Digital Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 The Oscilloscope Understanding Waveforms and Waveform Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 Types of Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Sine Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .7 Square and Rectangular Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Sawtooth and Triangle Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 Step and Pulse Shapes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Periodic and Non-periodic Signals . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . .8 Synchronous and Asynchronous Signals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Complex Waves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 Waveform Measurements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Frequency and Period . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . .9 Voltage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Amplitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 Phase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 Waveform Measurements with DigitalOscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 The Types of Oscilloscopes Analog Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 Digital Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Digital Storage Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13 DigitalPhosphor Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 Digital Sampling Oscilloscopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .17 The Systems and Controls of an Oscilloscope Vertical System and Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .18 Position and Volts per Division . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .19 Input Coupling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .19

Bandwidth Limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Alternate and Chop Display Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20 Horizontal System and Controls . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Acquisition Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Acquisition Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 Starting and Stopping the Acquisition System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Sampling Controls . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Sampling Methods . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 Real-time Sampling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 Real-time Sampling with Interpolation . ....