隨著電子技術(shù)的發(fā)展和變化,對電路測量的要求也變得更高,在電子制作中會發(fā)現(xiàn)對很多參數(shù)的測量已不是一塊萬用表所能勝任的了,比如單片機某I/O口的輸出波形或制作放大器測其頻率響應(yīng)等等,所以,數(shù)字示波器自然而然地與萬用表一樣,變成了電子工程師和愛好者的必備工具。
數(shù)字示波器的使用常見問題
1、如何測量直流電壓?
需要設(shè)置耦合方式為直流,根據(jù)大概的范圍調(diào)節(jié)垂直檔位到一個合適的值,然后比較偏移線跟通道標(biāo)志的位移。
2、用戶反應(yīng)測量220V市電的時候幅度超出屏幕范圍?三相電源的相位差如何測?
DS5000系列最大輸入峰峰值電壓是400V,根據(jù)有效值換算峰峰值公式220V市電超過了400V峰峰值,幅度超出屏幕范圍正?,F(xiàn)象,用示波器測量三相電源相移的時候,可以設(shè)置觸發(fā)源為市電,并使用一通道先測A-B波形,然后存儲為參考波形,再使用探頭連接B-C,這時可以測量出相移。
3、什么是混淆抑制作用?
混淆是指示波器采集的頻率低于實際信號最大頻率的2倍采集產(chǎn)生的一種狀況,混淆抑制是為了防止混淆的產(chǎn)生而專門設(shè)計的,混淆抑制可判別信號的最大頻率,并以2倍的最大頻率采集信號。
4、如何捕捉非周期性的信號?
?、僭O(shè)定觸發(fā)電平至需要的值;
?、?、點擊主控按鈕SINGLE,機器開始等待,如果有某一信號達到設(shè)定的觸發(fā)電平,即采樣一次,顯示在屏幕上,利用此功能可以輕易捕捉到偶然發(fā)生的事件,例如幅度較大的突發(fā)性毛刺:將觸發(fā)電平設(shè)置到剛剛高于正常信號電平,點擊SINGLE按鈕,則當(dāng)毛刺發(fā)生時,機器自動觸發(fā)并把觸發(fā)前后一段時間的波形記錄下來,拖動觸發(fā)位置標(biāo)志線可以得到不同長度的負延遲觸發(fā),便于觀察毛刺發(fā)生之前的波形。
5、如何觀察低壓直流電源的噪聲?
?、龠B接示波器探頭于通道A1(或A2)與被測點之間;
?、谠O(shè)定觸發(fā)源(TriggerSource)為A1或A2(必須與實際被測信號輸入的通道一致);
③點擊A1或A2按鈕,選定耦合方式為AC(交流)耦合;
?、苷{(diào)節(jié)采樣速率及垂直靈敏度,直至得到滿意的顯示。
6、DS5000示波器的獲取方式可應(yīng)用在哪些場合?
觀察單次信號請選用實時采樣方式,觀察高頻周期性信號可以選用等效采樣方式,希望觀察信號的包絡(luò)避免混淆,請選用峰值檢測方式,期望減少所顯示信號中的隨即噪音,請選用平均采樣方式,平均值的次數(shù)可以選擇,觀察低頻信號,選擇滾動模式方式,希望顯示波形接近模擬示波器效果,請選用模擬獲取方式。
7、觸發(fā)和波形采集的關(guān)系如何?
針對不同類型的示波器,示波器不同的捕獲方式,觸發(fā)和波形采集的關(guān)系不同,如果是采樣示波器或?qū)崟r示波器的等價時間采樣模式,一個波形的采集需要多次觸發(fā)完成的。針對實時示波器的實時采樣模式,觸發(fā)一次,波形肯定會采集一次,不觸發(fā),波形也可能采集,這就是觸發(fā)的AUTO模式。(有三種觸發(fā)模式,一種是AUTO,不觸發(fā),波形也會刷新,但波形在屏幕上會不穩(wěn)定,另一種是NORMAL,只有觸發(fā)才刷新,最后一種是SINGLE,第一次觸發(fā)捕獲波形,以后就不在捕獲波形了)。
8、RIGOL產(chǎn)品保存波形后的數(shù)據(jù)能自動生成EXCEL表?
能。Ultrascope軟件能夠把下載后波形數(shù)據(jù)自動保存為Excel表的文件格式。RVO虛擬儀器在軟件里沒有自動生成Excel表的功能,但是我們提供一個轉(zhuǎn)換工具(在RIGOL的官方主頁有免費下載,軟件名稱:DatKitforRVO3000&4000Series),利用這款工具可以把RVO保存為“*.dat”文件格式轉(zhuǎn)換為“*.txt”的文本文件格式,修改txt為xls即可將數(shù)據(jù)保存在Excel表上。
9、采集信號后,畫面中并未出現(xiàn)信號的波形。怎么處理?
?、贆z查探頭是否正常接在信號連接線上;
?、跈z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檢查待測物是否有訊號產(chǎn)生(可將有訊號產(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。
10、毛刺/脈寬觸發(fā)的應(yīng)用場合有那些?
毛刺/脈寬觸發(fā)一般有兩種典型應(yīng)用場合,一是同步電路行為,如利用它來同步串行信號,或?qū)τ诟蓴_非常嚴(yán)重的應(yīng)用,無法用邊沿觸發(fā)正確同步信號,脈寬觸發(fā)就是一個選擇;另一是用來發(fā)現(xiàn)信號中的異?,F(xiàn)象,如因干擾或競爭引起的窄毛刺,由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn),必須用毛刺觸發(fā)來捕獲(另一種方法是峰值檢測方式,但峰值檢測的方法有可能受其最大采樣率的限制,同時,一般是能看,不能測)。若被測對象的脈沖寬度是50ns,而且該信號沒有任何問題,也就是說,沒有因干擾,競爭等問題引起的信號畸變或更窄的,用邊沿觸發(fā)就可同步該信號,無需使用毛刺觸發(fā)。
示波器是最經(jīng)典最通用的做時域波形測試的儀器,有時候也可以用來測量電流或光信號等,但是需要通過相應(yīng)的探頭或者轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號來進行測量。
示波器從字面意思可以理解為顯示波形的儀器,那么波形到底是什么呢?其主要分為兩種:時域和頻域波的波形。對于示波器來說,其顯示的波形是隨電壓隨時間的變化波形。在產(chǎn)品的屏幕上,橫軸表示的是時間,縱軸則是被測信號電壓,示波器上的波形反映的就是被測信號電壓隨時間變化的軌跡。
示波器上顯示的時域波形
示波器可以顯示被測點電壓信號的變化,而分析了解被測件各個節(jié)點電壓的變化情況是電子行業(yè)最基本的需求,因此示波器廣泛應(yīng)用于電子,通信,計算機,醫(yī)療,汽車,航天等各個行業(yè)中。也正因為這個原因,示波器是最通用,也是全球銷售額最大的測量儀器,每年示波器的銷售額都超過10億美金。
示波器按其次實現(xiàn)原理主要分為模擬示波器和數(shù)字示波器,按其采樣方式分類實時示波器和采樣示波器,有些示波器廠商出于市場宣傳貨突出某種特點的目的給示波器起了了不起的名稱,或增加了一些額外的測量模塊,但在大的基本結(jié)構(gòu)上都沒有脫離以上的基本分類。
1、模擬示波器
出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代,是較早出現(xiàn)的一款示波器,這款示波器采用是陰極射線管的顯示屏,而且寬帶也只有幾MHz,下圖為結(jié)構(gòu)框圖:
模擬示波器的觸發(fā)一般都比較簡單,通常就是邊沿觸發(fā)。在設(shè)置好相應(yīng)的邊沿觸發(fā)條件后,一旦被測信號的有效邊沿來,示波器內(nèi)部就開始產(chǎn)生鋸齒波控制水平方向的掃描,這樣在示波器屏幕上每次看到的波形都是被測信號觸發(fā)點以后的波形。如果被測的信號是周期性的,例如是時鐘信號,在示波器上就可以看到穩(wěn)定的信號波形。
2、數(shù)字示波器
這款示波器出現(xiàn)要稍晚一些,20世紀(jì)80年代,在寬帶,觸發(fā)以及分析能力方面全面超越了模擬示波器。
數(shù)字示波器與模擬示波器最大的區(qū)別就是輸入信號,數(shù)字示波器是通過高速芯片對輸入信號進行采樣和數(shù)字化,并把數(shù)字化樣點保存到緩存中,然后通過信號處理電路把緩存里的數(shù)據(jù)讀出出來,通過DAC芯片把相應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)換成模擬量,并顯示在CRT顯示屏上。
早起數(shù)字示波器結(jié)構(gòu)圖
數(shù)字示波器采用LCD液晶顯示屏作為顯示器件,內(nèi)部電路采用數(shù)字技術(shù),使示波器的性能得到了進一步提升,同時寬帶也得到了提升,它主要以微處理器,數(shù)字存儲器,A/D與D/A轉(zhuǎn)換核心,輸入信號通過A/D轉(zhuǎn)換把模擬波形轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息,存儲在數(shù)字存儲器內(nèi),顯示時再從存儲器中讀出,經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換成模擬波形顯示到液晶顯示屏上。
數(shù)字示波器特點:
1、波形顯示比其他更加直觀
數(shù)字示波器可以很直觀在顯示屏上觀察出出波形的類型,屏幕標(biāo)尺的幅度,周期等,方便用戶更好計算出需求的數(shù)據(jù)。
2、可自動進行調(diào)整
數(shù)字示波器一般都具有自動設(shè)置按鈕,在使用時按下自動設(shè)置按鈕,示波器變回自動對其輸入信號進行檢測搜索,并自動設(shè)置成較好狀態(tài)進行輸出,顯示在液晶顯示屏上。
3、可進行屏幕捕捉和存儲
在觀察波形時如果正在顯示的檢測波形為動態(tài)波形,我們可以使用屏幕捕捉按鍵,是顯示屏上顯示的波形暫停,就是相當(dāng)于存儲記憶了波形,便于使用者分析波形的參數(shù)。
4、可與電腦進行連接
大部分數(shù)字示波器都有USB接口,可以通過USB與電腦相連接,在電腦里安裝相應(yīng)的軟件后可以通過電腦對示波器進行控制,并可以使用電腦進行波形數(shù)據(jù)的存儲和影響采集,便于以后使用。
5、寬帶高
由于數(shù)字示波器采用數(shù)字技術(shù)處理波形,所顯示波形的頻率不收顯示器件的影響,而模擬示波器的顯示屏較高顯示頻率為1GHz,無法再顯示更高頻率的波形,數(shù)字示波器采用LCD液晶顯示器不收頻率的限制,可以顯示更高的頻率,如果改善帶寬只需要將前端的A/D轉(zhuǎn)換性能,對顯示器和掃描電路沒有特殊的要求。
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