示波器是一個(gè)常用的電信號(hào)測(cè)量?jī)x器，可以把人們無(wú)法看到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為可見圖像。我們?cè)谑褂檬静ㄆ鞯臅r(shí)候?qū)τ谝恍﹩栴}也是需要掌握的，這對(duì)于用戶的使用也是有一定的應(yīng)用的。下面介紹一下有關(guān)使用示波器必須要掌握的知識(shí)，希望可以幫助到大家。問題1:每一臺(tái)示波器都有一個(gè)頻率范圍,例如10M、60M、100M...我手頭上使用的示波器標(biāo)稱為60MHz,是不是可以理解為藝最大可以溯到60MHz,可我用它測(cè)4.1943MHz的方波時(shí)都測(cè)不到,總是什么原因？

答:60MHz帶寬示波器,并不意味著它可以很好地測(cè)量60MHz的信號(hào)。根據(jù)示波器帶寬的定義,如果輸入峰峰值為lV的60MHz正弦波到60MHz帶寬示波器上,那么您在示波器上將可以看到0.707V的信號(hào)(30%幅值測(cè)量誤差)。如果測(cè)試方波,選擇示波器的參考標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是信號(hào)上升時(shí)間,示波器帶寬=0.35/信號(hào)上升時(shí)間×3,此時(shí)您的上升時(shí)間測(cè)量誤差為5.4%左右。示波器的探頭帶寬也很重要,若使用的示波器探頭包括其前端附件構(gòu)成的系統(tǒng)帶寬很低,將會(huì)使示波器帶寬大大下降。如若使用20MHz帶寬的探頭,則能實(shí)現(xiàn)的最大帶寬是20MHz,如果在探頭前端使用連接導(dǎo)線,將會(huì)進(jìn)一步降低探頭性能,但對(duì)4MHz左右方波不應(yīng)有太大影響,因?yàn)樗俣炔皇呛芸臁?/P>

另外,還要看一下示波器使用手冊(cè),有的60MHz示波器在1:1設(shè)置下,其實(shí)際帶寬將會(huì)銳減到6MHz以下,對(duì)于4MHz左右的方波,其三次諧波是12MHz,五次諧波是20MHz,如果帶寬降到6MHz,對(duì)信號(hào)幅值衰減很大,即使能看到信號(hào)也絕對(duì)不是方波,而是幅值被衰減了的正弦波。

當(dāng)然,測(cè)不出信號(hào)的原因可能有很多種,如探頭接觸不好(該現(xiàn)象很容易排除),建議用BNC電纜連接一函數(shù)發(fā)生器,檢驗(yàn)該示波器本身有沒有問題,探頭有沒有問題,如有問題,可以和廠商直接聯(lián)系。

問題2:存些瞬時(shí)信號(hào)稍縱即逝,如何捕捉并使其重現(xiàn)?

答:將示波器設(shè)置成單次采集方式(觸發(fā)模式設(shè)置成Normal,觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,然后將掃描方式設(shè)置成單次方式),注意示波器的存儲(chǔ)深度將決定您能采集信號(hào)的時(shí)間以及能用到的最大采樣速率。

問題3:在PLL中周期抖動(dòng)可以衡量一個(gè)設(shè)計(jì)的好壞,但是要精確測(cè)量卻非常困難,存什么方法和技巧嗎?

答:在使用示波器時(shí),要注意其本身的抖動(dòng)相關(guān)指標(biāo)是否滿足您的測(cè)試需求,如示波器本身的觸發(fā)抖動(dòng)指標(biāo)等。同時(shí)要注意使用不同的探頭和探頭連接附件時(shí),若不能保證示波器的系統(tǒng)帶寬,測(cè)量結(jié)果也會(huì)不準(zhǔn)確。另外關(guān)于PLL設(shè)置時(shí)間的測(cè)量,可使用示波器+USB-GPIB適配器+軟件選件來(lái)完成,也可以用較為便宜的調(diào)制域分析儀。

問題4:為什么我的示波器有時(shí)候抓不到經(jīng)過放大后的啟流信號(hào)呢?

答:如果信號(hào)的確存在,但示波器有時(shí)能抓到有時(shí)抓不到,這就可能和示波器的設(shè)置有關(guān)系。通�？蓪⑹静ㄆ饔|發(fā)模式設(shè)置成Normal,觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,然后將掃描方式設(shè)置成單次方式。如果這種方式還不行,那就可能是儀器出了問題。

問題5:如何測(cè)量電源紋波?

答:可以先用示波器將整個(gè)波形捕獲,然后將關(guān)心的紋波部分放大來(lái)觀察和測(cè)量(自動(dòng)測(cè)量或光標(biāo)測(cè)量均可),同時(shí)還要利用示波器的FFT功能從頻域進(jìn)行分析。

問題6:新型數(shù)字示波器怎樣用于單片機(jī)開發(fā)?

答:I2C總線信號(hào)一般工作速率不會(huì)超過400kbps,最近也出現(xiàn)了幾Mbps的芯片,有的示波器在設(shè)置觸發(fā)條件時(shí),無(wú)需顧及不同速率的影響,但對(duì)其它總線,如CAN總線,則需要先在示波器上設(shè)置CAN總線當(dāng)前的實(shí)際工作速率,以便示波器能夠正確理解協(xié)議并正確觸發(fā)。若想對(duì)Inter-ic總線信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析,如協(xié)議級(jí)分析,可使用邏輯分析儀,但相對(duì)來(lái)說價(jià)格比較高。

問題7:關(guān)于模擬和數(shù)字示波器此校的問題:1.模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí),哪一個(gè)更具存優(yōu)勢(shì)呢(例如在過零點(diǎn)和峰值時(shí),觀察l%以下寄生波形)?2.數(shù)字示波撈一般提供在線顯示均方根值,它的精度一般是多少?

答:1.觀察1%以下寄生波形,無(wú)論是模擬示波器還是數(shù)字示波器,觀察精度都不是很好。模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高,如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是±3%,這并不比數(shù)字示波器(通常精度為l~2%)更具優(yōu)勢(shì),而且對(duì)細(xì)節(jié),數(shù)字示波器的自動(dòng)測(cè)量功能比模擬示波器的人工測(cè)量更精確。

2.對(duì)于示波器的幅值測(cè)量精度,很多人用A/D位數(shù)來(lái)衡量。實(shí)際上,隨著您所用的示波器帶寬、實(shí)際采樣率設(shè)置等,它會(huì)有所變化。如果帶寬不夠,本身帶來(lái)的幅值測(cè)量誤差就很大,若帶寬夠了,采樣設(shè)置很高,實(shí)際的幅值測(cè)量精度也不如采樣率低時(shí)候的精度(您有時(shí)可參考示波器的用戶手冊(cè),它可能會(huì)給出不同采樣率下,示波器的A/D實(shí)際有效位數(shù))�？偟膩�(lái)講,示波器測(cè)量幅值,包括均方根值的精度往往不如萬(wàn)用表,同理,測(cè)量頻率它不如頻率計(jì)數(shù)器。

問題8:毛刺觸發(fā)指標(biāo)有什么意義(例如5ns)呢?假如有一個(gè)l00MHz的示波器,測(cè)量的方波信號(hào)大約是l0M左右,而且是占空比l:l左右的方波,設(shè)想一下，一個(gè)10M的方波,它的正向或者負(fù)向的脈寬都是50ns,什么樣的情況下才能真正用到5ns這個(gè)性能?

答:毛刺/脈寬觸發(fā)一般有以下兩種典型的應(yīng)用場(chǎng)合,一種是同步電路行為,如利用它來(lái)同步串行信號(hào),或?qū)τ诟蓴_非常嚴(yán)重的應(yīng)用無(wú)法用邊沿觸發(fā)正確同步信號(hào)時(shí),脈寬觸發(fā)就是一個(gè)選擇;另一種是用來(lái)發(fā)現(xiàn)信號(hào)中的異�，F(xiàn)象,如因干擾或競(jìng)爭(zhēng)引起的窄毛刺,由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn),所以必須用毛刺觸發(fā)來(lái)捕獲(也有一種方法是峰值檢測(cè)方式,但是,峰值檢測(cè)方法有可能受其最大采樣率的限制,所以一般是只能看而不能測(cè))。

在問題所提的例子當(dāng)中,如果被測(cè)對(duì)象的脈沖寬度是50ns,而且該信號(hào)沒有任何問題,也就是說沒有因?yàn)楦蓴_、競(jìng)爭(zhēng)等問題而引起的信號(hào)畸變或者變窄,那么用邊沿觸發(fā)就可以同步該信號(hào),而無(wú)需使用毛刺觸發(fā)。根據(jù)不同的應(yīng)用,未必會(huì)使用到5ns這個(gè)指標(biāo),一般用戶將脈寬觸發(fā)設(shè)置為1Ons~30ns。

問題9:如何理解“考核波形采樣率夠不夠時(shí),將波形停下來(lái),放大波彩,若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值)就說明采樣率不夠,否則無(wú)礙。也可用點(diǎn)顯示來(lái)分折采樣率是否夠用�！边@一段話?

答:我有幸給用戶做過實(shí)測(cè),曾親歷這種現(xiàn)象。

當(dāng)時(shí)被測(cè)對(duì)象是一種看上去很隨機(jī)且高速變化的信號(hào),用戶將觸發(fā)電平設(shè)在-13V左右。波形采集下來(lái)后想放大測(cè)量細(xì)節(jié)時(shí),卻發(fā)現(xiàn)改變示波器時(shí)基(SEC/DIV)設(shè)置時(shí),信號(hào)幅值突然變小,我當(dāng)時(shí)將示波器改成點(diǎn)顯示,發(fā)現(xiàn)好像是點(diǎn)數(shù)(存儲(chǔ)深度)不夠,但我比較點(diǎn)顯示和矢量顯示后,發(fā)現(xiàn)若矢量顯示有一定可信性,那么就是當(dāng)前的兩個(gè)采樣間隔(采樣率的倒數(shù))中信號(hào)有突變,但未能被采集到(采樣間隔不夠細(xì),即采樣率不夠高)。我換了一臺(tái)同樣存儲(chǔ)深度但采樣率較高的示波器,發(fā)現(xiàn)問題消失了。存儲(chǔ)深度也會(huì)影響示波器能用到的實(shí)際最大采樣率。存儲(chǔ)深度太淺可能是個(gè)問題,因?yàn)榇鎯?chǔ)深度可能限制能實(shí)際用到的最大采樣速率,但實(shí)質(zhì)上是采樣率不夠,丟失了信號(hào)細(xì)節(jié)。存儲(chǔ)深度不夠深,可能會(huì)導(dǎo)致實(shí)際采樣率不高,這跟廠商提供的指標(biāo)關(guān)系不大。

問題10:選擇示波器時(shí),一般考慮最多的是帶寬,那么在什么倩況下要對(duì)采樣速率存所考慮的?

答:取決于被測(cè)對(duì)象。在帶寬滿足的前提下,希望最小采樣間隔(采樣率的倒數(shù))能夠捕捉到您需要的信號(hào)細(xì)節(jié)。業(yè)界有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗(yàn)的公式,但基本上都是針對(duì)示波器帶寬得出的,實(shí)際應(yīng)用中,最好不用示波器測(cè)相同頻率的信號(hào)。若在選型時(shí),對(duì)正弦波選擇示波器帶寬應(yīng)是被測(cè)正弦信號(hào)頻率的3倍以上,采樣率是帶寬的4到5倍,也即實(shí)際上是信號(hào)的12到15倍;若是其它波形,要保證采樣率足以捕獲信號(hào)細(xì)節(jié)。

若您正在使用示波器,可通過以下方法驗(yàn)證采樣率是否夠用:將波形停下來(lái),放大波形,若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值)就說明采樣率不夠,否則無(wú)礙。另外也可用點(diǎn)顯示來(lái)分析采樣率是否夠用。