示波器顯示的曲線數(shù)據(jù),一般包括頻率、幅值、相位關(guān)系,分析時可以分別展開討論。討論又可以從以下幾方面來考慮:首先是實驗方法上,是不是存在缺陷,使得結(jié)果必然存在一個誤差,比如設(shè)計電路不夠合理,使輸出幅值不夠,或者相位超前或滯后;另外從實驗過程看,由于讀取數(shù)據(jù)、記錄數(shù)據(jù)等,可能造成的人為的或偶然誤差;還有就是示波器的本身可能存在一些跟蹤信號能力不夠精確,導(dǎo)致存在系統(tǒng)誤差等。
系統(tǒng)誤差可以通過改進實驗設(shè)備、完善實驗方法來減小,但是幾乎不可能消除;偶然誤差可以通過多次重復(fù)實驗求均值的方法來減小,但是也不可能完全消除。事實上,只要是在誤差允許的范圍內(nèi),數(shù)據(jù)就是有效的,實驗就是可靠的。
系統(tǒng)誤差
首先示波器本身就有比較大的數(shù)據(jù)誤差,因為示波器是用來看波形的,只可以用于定性測試,數(shù)據(jù)定量測試誤差比較大。
信號完整性與示波器及其輸入有關(guān)。大多數(shù)DSO的增益不準(zhǔn)確度是1%至5%,這是對直流來說的。對于高頻的絕對增益很少有所規(guī)定,但是示波器的整個高斯型滾降特性保證瞬態(tài)響應(yīng)是良好的。DSO顯示的相對增益準(zhǔn)確度受前置放大器、衰減器和模傲轉(zhuǎn)換器(ADC)的影響,除非采用模擬示波器的靜電偏轉(zhuǎn)或陰極射線示波管,準(zhǔn)確度不受顯示系統(tǒng)的影響。模擬示波器由于偏轉(zhuǎn)放大器和陰極射線示波管有誤差引入,總的增益誤差達(dá)到2%至3%。
主要有以下幾種:
1、機器系統(tǒng)存在系統(tǒng)誤差;
2、采樣率,采樣率不夠,無法正確還原波形;
3、示波器圖像有厚度,使結(jié)果有誤差;
4、示波器帶寬,帶寬不夠,高頻信號進不來,自然會產(chǎn)生很大誤差;
5、示波器記錄長度,記錄長度不夠無法顯示完整信號;
6、探頭精度;
7、示波器垂直精度,也就是垂直位數(shù)不夠,幅值測量精度也就會有誤差;
8、示波器通道阻抗,如果阻抗不匹配,幅值測量會有很大誤差;
9、兩臺信號發(fā)生器不協(xié)調(diào)。
1、基本結(jié)構(gòu)
①Y軸系統(tǒng)
由衰減器、放大器及延遲線等組成。其主要作用是放大被測信號電壓使之達(dá)到適當(dāng)?shù)姆?,以?qū)動束作垂直偏轉(zhuǎn)。
?、赬軸系統(tǒng)
由觸發(fā)整形電路、掃描發(fā)生器及x軸放大器組成。其作用是產(chǎn)生掃描鋸齒波并加以放大,驅(qū)動電子束進行水平方向掃描。觸發(fā)整形電路則保證在熒光屏上顯示的波形穩(wěn)定,以利于對信號波形的觀察。
?、踆軸系統(tǒng)
由示波管、增輝電路、和校準(zhǔn)信號發(fā)生器組成。示波管由電子槍、X軸偏轉(zhuǎn)板、Y軸偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成,其主要作用是將電信號轉(zhuǎn)換成光信號,用于對被測信號波形的顯示。增輝電路的作用是在信號掃描正程使光跡變亮,而在信號掃描回程使光跡消隱。電源電路將交流市電變換成多種高壓和低壓電源,以滿足示波管及其他電路工作的需要。校準(zhǔn)信號發(fā)生器提供幅度、周期都十分準(zhǔn)確的方波信號用于校準(zhǔn)的相關(guān)性能指標(biāo)。
2、工作過程
被測信號電壓經(jīng)過示波器探頭加到Y(jié)軸輸入端,經(jīng)過衰減、前置放大和倒相后,再經(jīng)延遲線延遲和Y軸后置放大器放大,輸出足夠大的推挽信號加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上,控制電子束作垂直方向的偏移。
為了能夠穩(wěn)定的顯示波形,使每次掃描的起點都對應(yīng)于被測量信號的同一相位點上,可將被測信號送至觸發(fā)整形電路。觸發(fā)整形電路在被測信號的某個電子和極性下被觸發(fā),輸出觸發(fā)脈沖去啟動掃描發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波電壓,經(jīng)過x軸放大器放大后成為推挽信號加至示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上,以控制電子束作水平方向的偏轉(zhuǎn)(即掃描過程)。同時,掃描信號發(fā)生器還輸出脈寬與掃描正程相等的增輝脈沖,并經(jīng)過z軸系統(tǒng)加至示波管的柵極使顯示的光跡增亮。
示波器可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線,還可以用測試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。
示波器的那些故障排除
示波器不能啟動?
首先檢查電源線、插線板是否完好,檢查電源開關(guān)是否全部打開(SDS1000CFL系列有一個電源開關(guān)和一個電源保護開關(guān))。
采集信號時,屏幕未出現(xiàn)信號波形?
1、檢查探頭是否正常接在信號連接線上。
2、檢查信號連接線是否正常接在BNC(即通道連接器)上。
3、檢查探頭是否與待測物正常連接。
4、檢查待測物是否有信號產(chǎn)生(可將有信號產(chǎn)生的通道與有問題的通道接在一起來確定問題所在)。
5、再重新采集信號一次。
6、查看示波器的觸發(fā)方式與觸發(fā)模式是否已經(jīng)正確設(shè)置。
有波形顯示,但是不能穩(wěn)定下來
1、檢查觸發(fā)面板的信源通道是否與實際使用的信號通道相符。
2、手動調(diào)節(jié)LEVEL觸發(fā)旋鈕,觀察波形是否穩(wěn)定。
3、使用AUTO自動調(diào)節(jié)波形,觀察波形是否穩(wěn)定。
4、調(diào)節(jié)時基,排除假波干擾。
示波器測量幅值不準(zhǔn)
1、檢查信源幅值的單位,示波器自動測量的幅值為Vpp,即最高值與最低值之差。用戶通常容易與Vrms混淆,即有效值。例如我們常說的市電為220Vrms,但其Vpp超過了600V。
2、示波器不是精確測量工具,在縱軸上按使用芯片的位數(shù)會存在一定的量化誤差。
用觀察高頻信號失真較大
1、測量信號越接近示波器帶寬上限,失真越大,通常來說用帶寬≥信號帶寬五倍的示波器去測量可以得到失真很小的信號。
2、示波器探頭選擇不當(dāng)會導(dǎo)致看到的波形失真,首先探頭帶寬要大于信號帶寬,≥信號帶寬的5倍;
其次,探頭如果分為兩個檔位的話,兩個檔位的帶寬不相同,1X檔位帶寬通常是6MHz-10MHz,10X檔位是探頭規(guī)格寫的最大帶寬。
測量小信號波形受干擾太大
1、SDS1000系列最小可以測到毫伏級別信號,并在最低的2mV/div檔位自動開啟帶寬限制功能,有效濾除高頻雜波。
2、將夾子接到信號的參考地上,這樣可以有效的減少因為示波器與測量信號因為參考地電位差異導(dǎo)致的波形顯示失真。
3、SDS1000系列最小可以測到毫伏級別信號,并在最低的2mV/div檔位自動開啟帶寬限制功能,有效濾除高頻雜波。
4、將夾子接到信號的參考地上,這樣可以有效的減少因為示波器與測量信號因為參考地電位差異導(dǎo)致的波形顯示失真。