隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的日益普及,對測量的要求也發(fā)生著變化。在電子設(shè)備轉(zhuǎn)向數(shù)字體系結(jié)構(gòu)的同時,設(shè)備的性能在提高,而價格卻在降低。雖然仍能用簡單的雙通道示波器評估圖2中的濾波器,但如果系統(tǒng)有問題,傳統(tǒng)示波器將不能提供解決問題所必須的洞察能力。
8條數(shù)據(jù)線把輸入送至數(shù)字信號處理器(DSP),并需要監(jiān)視DSP的8條輸出線,以確定DSP是否在接收正確信息;而雙通道示波器沒有應(yīng)對這項任務(wù)的足夠通道數(shù)。在這一簡單例子中,我們看到傳統(tǒng)示波器就像老式改錐一樣,已經(jīng)不敷使用了。圖3表明混合信號示波器通過顯示至DSP的8條數(shù)據(jù)線,以及輸入和輸出模擬信號,能為您提供對問題的額外洞察能力。
在這一例子中,輸入信號(最上的黃色跡線)和輸出信號(第二條紫色跡線)與驅(qū)動DSP的8條數(shù)據(jù)線在時間上是對準(zhǔn)的。應(yīng)注意數(shù)據(jù)相對位置如何指示輸入信號的形狀。
為查找這些大存儲器故障,工程師需要有帶寬高于500MHz的示波器。200MHz時鐘將超出500MHz示波器的波形良好復(fù)現(xiàn)范圍。按照老的經(jīng)驗法則,示波器帶寬只有比所測信號的基頻高4倍,才能保持波形的真實性。因此為精確測量200MHz時鐘的當(dāng)前SDRAM技術(shù),工程師需要用800MHz帶寬的示波器。
為觀察這些串行總線設(shè)計中的關(guān)鍵信息流,工程師需要看到更寬的時間跨度。此外,用戶還需要能隔離感興趣的特定事件,這就要求有在串行數(shù)據(jù)流量中特定地址和數(shù)據(jù)上的觸發(fā)能力。
隨掃描速度增加而下降的采樣速度直接影響示波器精確顯示包含串行數(shù)據(jù)包信息的能力。必須以10us/div捕獲10Base-TLAN總線信號,由于淺存儲器示波器為欠采樣,因此不能提供信號內(nèi)容的詳細(xì)信息。更高速度的PCI總線要求1us/div的掃描速度,所以如上所示的TDS3052示波器不能捕獲該總線信號,即使它有更高基本采樣速度的優(yōu)點。
示波器是一種用來測量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器,由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測電流的波形外,還可以測定頻率、電壓強度等。凡可以變?yōu)殡娦?yīng)的周期性物理過程都可以用示波器進行觀測。
那么真的熟悉示波器嗎?下面由西安安泰儀器維修中心網(wǎng)為大家分享有關(guān)示波器的專業(yè)常用術(shù)語:
1、帶寬
指的是正弦輸入信號衰減到其實際幅度的70.7%時的頻率值,即-3dB點(基于對數(shù)標(biāo)度)。本規(guī)范指出示波器所能準(zhǔn)確測量的頻率范圍。帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。
隨著信號頻率的增加,示波器對信號準(zhǔn)確顯示能力將下降。如果沒有足夠的帶寬,示波器將無法分辨高頻變化。幅度將出現(xiàn)失真,邊緣將會消失,細(xì)節(jié)數(shù)具將被丟失。如果沒有足夠的帶寬,得到的關(guān)于信號的所有特性、響鈴和振鳴等都毫無意義。
5倍準(zhǔn)則
5倍準(zhǔn)則(示波器所需帶寬=被測信號的頻率成分Х5)使用5倍準(zhǔn)則選定的示波器的測量誤差將不會超過±2%,一般已足夠了。然而,隨著信號頻率的增加,這個經(jīng)驗準(zhǔn)則已不再適用。帶寬越高,再現(xiàn)的信號就越準(zhǔn)確。
2、上升時間
在數(shù)字世界中,時間的測定至關(guān)重要。在測定數(shù)字信號時,如脈沖和階躍波可能更需要對上升時間作性能上的考率。示波器必需要有足夠長的上升時間,才能準(zhǔn)確的捕獲快速變換的信號細(xì)節(jié)。
示波器上升時間
示波器上升時間=被測信號的快上升時間+5上升時間描述示波器的有效頻率范圍,選擇示波器上升時間的依據(jù)類似于帶寬的選擇依據(jù)。示波器的上升時間越快,對信號的快速變換的捕獲也就越準(zhǔn)確。
3、采樣速率
采樣速率表示的是示波器在一個波形或周期內(nèi),采樣輸入信號的頻率。表示為樣點數(shù)每秒(S/S)。示波器的采樣速率越快,所顯示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丟失的概率就越小。如果需要觀測較長時間范圍內(nèi)的慢變信號,則小采樣率就變得較為重要。
計算采樣速率的方法取決于所測量的波形類型,以及示波器所采用的信號重構(gòu)方式。為了準(zhǔn)確的再現(xiàn)信號并避免混淆,奈奎斯特定理規(guī)定,信號的采樣速率必需不小于其頻率成分的兩倍。
然而,這個定理的前提是基于無限長時間和連續(xù)的信號。由于沒有示波器可以提供無限時間的記錄長度,而且從定義上看,低頻干擾是不連續(xù)的,所以采用兩倍于頻率成分的采樣速率是不夠的。實際上,信號的準(zhǔn)確再現(xiàn)取決于其采樣速率和信號采樣點間隙所采用的插值法。
使用正弦差值法時
在使用正弦差值法時,為了準(zhǔn)確再顯信號,示波器的采樣速率至少需為信號頻率成分的2.5倍。使用線性插值法時,示波器的采樣速率應(yīng)至少是信號頻率成分的10倍。
4、波形捕獲速率
是指示波器采集波形的速度。所有的示波器都會閃爍。也就是說,示波器每秒鐘以特定的次數(shù)捕獲信號,在這些測量點之間將不在進行測量。這就是波形捕獲速率,表示為波形數(shù)每秒(wfms/s)。
波形捕獲速率取決于示波器的類型和性能級別,且有著很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會提供更多的重要信號特性,并能極大的增加示波器快速捕獲瞬時的異常情況,如抖動、矮脈沖、低頻干擾和瞬時誤差的概率。
5、記錄長度
表示為構(gòu)成一個完整波形記錄的點數(shù),決定了每個通道中所能捕獲的數(shù)據(jù)量。由于示波器僅能存儲有限數(shù)目的波形采樣,波形的持續(xù)時間和示波器的采樣速率成反比。
6、觸發(fā)能力
示波器的觸發(fā)功能在正確的信號位置點同步水平掃描,決定著信號特性是否清晰。觸發(fā)控制按鈕可以穩(wěn)定重復(fù)的波形并捕獲單脈沖波形。
7、有效比特
是示波器準(zhǔn)確再現(xiàn)正弦信號波形的能力的度量。這個度量將示波器的實際錯誤同理論上理想的數(shù)字化儀進行比較。由于實際的誤差數(shù)包括噪聲和失真,所以必需指定信號的頻率和幅度。
8、頻率響應(yīng)
僅僅采用帶寬是不足以保證示波器準(zhǔn)確捕獲高頻信號的。示波器設(shè)定的目標(biāo)是一個特定類型的頻率響應(yīng):大平坦包絡(luò)時延(MFED)。此類型的頻率響應(yīng)用小的過沖和阻尼振蕩,提供極好的脈沖逼真度。
由于數(shù)字示波器是由實際的放大器、衰減器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、連接器和繼電器組成,MFED響應(yīng)只是對目標(biāo)值的一個逼近。不同廠家的產(chǎn)品的脈沖逼真度有著很大的不同。
9、垂直靈敏度
垂直靈敏度指示垂直放大器對弱信號的放大程度,通常用每刻度多少毫伏來表示。多用途示波器能檢測出的小伏特數(shù)的典型值約為1mv每垂直顯示屏刻度。
10、掃描速度
掃描速度表征軌跡掃過示波器顯示屏的速度有多快,以便能夠發(fā)現(xiàn)更細(xì)微的細(xì)節(jié)。示波器的掃描速度用時間(秒)/格表示。
11、增益精度
增益精度是表征垂直系統(tǒng)對信號的衰減或放大的準(zhǔn)確程度,通常用多少百分比誤差來表示。
12、水平準(zhǔn)確度
水平或者時基準(zhǔn)確度是指在水平系統(tǒng)中,顯示信號的定時的準(zhǔn)確度,通常用多少百分比誤差來表示。
13、垂直分辨率
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的垂直分辨率,也就是數(shù)字示波器的垂直分辨率,是指示波器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的程度。垂直分辨率用比特數(shù)來度量。計算方法能提高有效的分辨率,例如高分辨率捕獲模式。
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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。