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示波器基本故障问题解决方案及选购指南

时间:2020-04-16    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

示波器基本故障问题解决方案

  示波器的应用非常的广泛,尤其受到一些工程师的钟爱,对于一些新操作者来说,遇到的问题层出不穷,小编也是深有体会的,为此根据一些资料,整理了六条使用常见问题,希望能够在给小白的您带来一些帮助?

  1、在高速串行测试时,对测试所需示波器有什么样的要求?哪几个指标是最关键的?

  基本来说对带宽和采样率要满足串行信号的要求,接下来就需要考察是否是差分信号,以及示波器对串行测试的分析功能,比如说码型的触发和解码等等。

  2、在测量高速数字信号时,示波器的带宽是不是一定要是信号频率的5倍以上?为什么?

  选择示波器的带宽,一般是被测信号的速率的2.5倍或信号最高频率的5倍,这样可以看到高速信号的5次谐波。

  3、测试时的带宽是如何影响测试结果?对测试的带宽有何要求?

  首先,带宽不足会损失掉信号的高频谐波分量,导致时间和幅度测试的不准确。然而即使带宽相同的示波器会表现出不同的上升时间,对应用来说,测量上升沿上发生的错误非常关键,另外在数据信号中,对眼图的张开度影响也很大。正因如此,上升时间指标对在时域中执行测量的设备(示波器)非常重要。

  4、带宽是否越高越好?

  前面提到,目前广泛使用的电路板、连接器、电缆和集成模块的上升时间非常有限,以至于高速信号经过传输之后高频分量损耗严重。许多新的第三代标准(USB3.0, PCIE Gen3, 10G-KR)已经考虑到这一点,要求的带宽比以前低得多。当然,也有一些例外情况,要求更高的带宽。比如100G以太网方案,它采用复杂的调制技术(DP-PSK),要求四个模拟输入及超过20 GHz的带宽进行分析。鉴于这些应用,泰克已经宣布,其带宽超过30GHz的示波器将于今年下半年晚些时候推出。

  5、怎样才能提高测试的灵敏度呢?

  选择合适的带宽,带宽过大会增加噪声,在垂直设置上,尽可能让信号填满屏幕,好充分利用示波器的AD位数,可以采用波形平均,合适的探头的带宽,选择高分辨率 (Hi-res) 采集模式等等。

  6、在对系统设计进行调试时,确认异常现象并在短时间内弄清电路的运行条件,如何增加捕捉异常现象的机会?

  使用DPX技术,并打开无限余辉,几秒钟就可以看到平时可能数小时看不到的异常信号。该性能提高了见证数字系统中出现的瞬态事件的几率,这些瞬态事件包括短脉冲、毛刺和转换误差等。

标签: 示波器
示波器 示波器基本故障问题解决方案_示波器

选择合适的示波器的方法

  一、了解您需要测试的信号

  您要知道用示波器观察什么?您要捕捉并观察的信号其典型性能是什么?您的信号是否有复杂的特性?您的信号是重复信号还是单次信号?您要测量的信号过渡过程的带宽,或者上升时间是多大?您打算用何种信号特性来触发短脉冲、脉冲宽度、窄脉冲等?您打算同时显示多少信号?您对测试信号作何种处理?

  二、选择示波器的核心技术差异:模拟(DRT)、数字(DSO)、还是数模兼合(DPO)

  传统的观点认为模拟示波器具有熟悉的控制面板,价格低廉,因而总觉得模拟示波器“使用方便”。但是随着A/D转换器速度逐年提高和价格不断降低,以及数字示波器不断增加的测量能力和实际上不受限制的测量功能,数字示波器已独领风sao。但是显示具有三维的缺陷、处理连续性数据慢等缺点,需要具有数模兼合技术的示波器,例DPO数字荧光示波器。

  三、确定测试信号带宽

  带宽一般定义为正弦波输入信号幅度衰减到-3dB时的频率,即幅度的70.7%。带宽决定示波器对信号的基本测量能力。如果没有足够的带宽,示波器将无法测量高频信号,幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数据将被丢失;如果没有足够的带宽,得到的信号所有特性,包含响铃和振鸣等都毫无意义。

  一个决定您所需要的示波器带宽有效经验——“5倍经验准则”:将您要测量的信号最高频率分量乘以5,使测量结果获得高于2%的精度。

  在某些应用场合,您不知道你的感兴趣的信号带宽,但是您知道它的比较快上升时间,这时频率响应用下面的公式来计算关联带宽和仪器的上升时间:Bw=0.35/信号的比较快上升时间。

  数字示波器带宽有两种类型:重复(或等效时间)带宽和实时(或单次)带宽。重复带宽只适用于重复的信号,显示来自于多次信号采集期间的采样。实时带宽是示波器的单次采样中所能捕捉的最高频率,且当捕捉的事件不是经常出现或瞬变信号时就更为重要,实时带宽与采样速率紧密联系。

  带宽越高越好,但是更高的带宽往往意味着更高的价格,因此应按照预算来选择您要观察的信号频率成分。

  四、A/D转换器的采样速率(或采样速度)

  单位为每秒采样次数(S/s),指数字示波器对信号采样的。示波器的采样速率越快,所显示的波形的分辨率和清晰度就高,重要信息和事件丢失的概率就越小。

  如果需要观测较长时间范围内的慢变信号或低频信号,最小采样速率就发挥了作用,为了在显示的波形记录中保持固定的波形数,需要调整水平控制旋钮,而所显示的采样速率也将随着水平调节旋钮的变化而变化。

  如何计算采样速率?计算方法取决于所测量的波形类型,以及示波器所采用的信号重建方式,例正弦插入法,矢量插入法等。为了准确地再现信号并避免混淆,奈奎斯定理规定:信号的采样速率必须不小于其最高频率成分的两倍。然而,这个定理的前提是基于无限长时间和周期连续的信号。由于示波器不可能提供无限时间的记录长度,而且从定义上看,低频干扰是不连续的,也不是周期的,所以采用两倍于最高频率成分的采样速率通常是不够的。

  实际上,信号的准确再现取决于其采样速率和信号采样点间隙所采用的插值法,即波形重建。一些示波器会为操作者提供以下选择:测量正弦信号的正弦插值法,以及测量矩形波、脉冲和其他信号类型的线性插值法。

  有一个比较采样速率和信号带宽时很有用的经验法则:如果您正在观察的示波器有内插(通过筛选以便在取样点间重新生成),则(采样速率/信号带宽)的比值至少应为4∶1;无正弦内插时,则应采取10∶1的比值。

  选择合适的示波器有哪些方法

  五、屏幕刷新率也称为波形更新速度

  所有的示波器都会闪烁,示波器每秒钟以特定的次数捕获信号,在这些测量点之间将不再进行测量,这就是波形捕获速率,也称屏幕刷新率,表示为波形数每秒(wfms/s)。一定要区分波形捕获速率与A/D采样速率的区别。采样速率表示示波器在一个波形或周期内A/D采样输入信号的频率;波形捕获速率则是指示波器采集波形的速度。波形捕获速率取决于示波器的类型和性能级别,且有着很大的变化范围。高波形捕获速率的示波器将会提供更多的重要信号特性,并能极大地增加示波器快速捕获瞬时的异常情况,如抖动、矮脉冲、低频干扰和瞬时误差的概率。

  一般来讲,模拟示波器由于电路简单,其屏幕刷新率较高,而数字存储示波器(DSO)使用串行处理结构每秒钟可以捕获10到5000个波形。为了改变数字示波器屏幕刷新率低的问题,数字荧光示波器采用并行处理结构,可以提供更高的波形捕获速率,有的高达每秒数百万个波形,大大提高了捕获间歇和难以捕捉事件的可能性,并能让您更快地发现信号存在的问题。

  六、选用适当的存储深度,也称记录长度

  存储深度是示波器所能存储的采样点多少的量度。如果您需要不间断的捕捉一个脉冲串,则要求示波器有足够的存储器以便捕捉整个事件。将所要捕捉的时间长度除以精确重现信号所须的采样速率,可以计算出所要求的存储深度。

  存储深度与采样速率密切相关。您所需要的存储深度取决于要测量的总时间跨度和所要求的时间分辨率。

  现代的示波器允许用户选择记录长度,以便对一些操作中的细节进行优化。分析一个十分稳定的正弦信号,只需要500点的记录长度;但如果要解析一个复杂的数字数据流,则需要有一百万个点或更多点的记录长度。

  在正确位置上捕捉信号的有效触发,通常可以减小示波器实际需要的存储量。

  七、根据需要选择不同的触发功能

  示波器的触发能使信号在正确的位置点同步水平扫描,使信号特性清晰。触发控制按钮可以稳定重复的波形并捕获单次波形。

  大多数用示波器的用户只采用边沿触发方式,如果拥有其它触发能力在某些应用上是非常有用的,特别是对新设计产品的故障查寻,先进的触发方式可将所关心的事件分离出来,找出您关心的非正常问题,从而较为有效地利用采样速率和存储深度。

  现今有很多示波器,具有先进的触发能力。触发能力主要围绕三个方面:①有关垂直方向的幅度,例瞬态尖峰触发、过脉冲或短脉冲触发等;②有关水平方向的与时间有关的触发,例脉冲宽度、窄脉冲、建立/保持时间等设定时间宽度的触发形式;③扩展和常规触发功能的组合能力,例对视频信号或其它难以捕捉的信号,通过时间和幅度组合设置触发条件进行触发。触发能力的提高,可以大提高测试过程的灵活性,并简化工作,尤其现今的示波器对数据总线的触发能力大大提高,例CAN,I2C等。

  八、通道能力,包括通道数量和通道对地的悬浮能力和通道之间的隔离能力

  您需要的通道数取决于您的应用,对于通常的经济型故障查寻应用,需要的是双通道示波器,然而要求观察若干个模拟信号的相互关系,将需要一台4通道示波器,许多工作于模拟与数字两种信号的系统工程师可以选择混合信号示波器(MSO),它将逻辑分析仪的通道计数及触发能力与示波器的较高分辨率综合到具有时间相关显示的单一仪器中。如果您测量三相电,可控硅等有源器件或线路,两端之间没有绝对的零点,即所谓的浮地信号,这时候从操作安全和精度出发,应选用隔离通道示波器;如果比较多通道的时序和相移,应选用两通道以上示波器,这时通道之间的隔离更显重要。

  九、对异常现象的捕获

  三个主要因素影响着示波器显示日常测试与调试中所遇到的未知和复杂信号的能力:屏幕刷新速率、波形捕获方式和触发能力。波形捕获模式有:采样模式、峰值检测模式、高分辨率模式、包络模式、平均值模式等。屏幕刷新速率指给您关于示波器对信号和控制的变化反应快慢,使用峰值检测有助于在较慢的信号中捕捉快速信号的峰值。

  十、示波器的性能和指标

  示波器的指标有很多:如垂直灵敏度、扫描速度、垂直精度、时间基准、垂直分辨率等等。示波器的性能取决品牌的质量,关键在于质量、稳定性和校准服务等。

  十一、分析功能有助于您事半功倍

  数字示波器的最大优点是它们能得到的数据进行测量,且按一下按钮即可实现各种分析功能。虽然可利用的功能因厂家和型号而异,但它们一般包括频率、上升时间、脉冲宽度等测量,有些示波器还提供很多分析模块,例FFT、功率分析、高级数学运算等超常功能。

  十二、相应配套的附件和探头

  容易忘记的一点是,当装上探头时,它就成为整个测试电路的一部分了,结果探头将造成电阻性、电容性和电感性负载,使示波器呈现出与被测对象不同的测量结果。因此,针对不同应用配有相应的探头,然后选择其中一种,使负载效应最小,使信号得到精确的复现。由于SMT元件的发展,连接更困难,使用不同的附件满足特殊需要。详细见北京海洋兴业科技有限公司专业文章“走向更好的测量,合理地选择探头和附件”。

  十三、示波器的操作性能

  很显然,如果您不能访问各种功能,或者要花很多时间去学习它们,那么您的示波器将价值不大,适当的培训和中文操作界面会使您突破使用上的障碍。

  十四、示波器的数据管理和通讯能力

  对测量结果的分析非常重要。将信息和测量结果在高速通信网络中便捷地保存和共享变得日益重要。

  示波器的互联性提供对结果的高级分析能力并简化结果的存档和共享。示波器通过各种接口(GPIB、RS-232、USB或以太网)和网络通信模式提供一系列的功能和控制方式。

  十五、示波器功能的扩展性

  为了不断适应需求变化。示波器功能可以可以随机扩展:

  .增加通道的内存以分析更长的记录长度

  .增加面对具体应用的测量功能

  .有一整套兼容的探头和模块,加强示波器的能力

  .同通用第三方的Windows兼容的分析软件协同工作,例如OIscope示波器软件。

  .增加附件,如电池组和机架固定件等。

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示波器使用中的注意事项

  仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠。因此,在仪器使用中应注意:

  1、通用通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。

  2、测量系统-例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电等设备接地线必须与公共地(大地)相连。

  3、TDS200/TDS1000/TDS2000系列数字示波器配合探头使用时,只能测量(被测信号-信号地就是大地,信号端输出幅度小于300VCATII)信号的波形。绝对不能测量市电AC220V或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。(浮地是不能接大地的,否则造成仪器损坏,如测试电磁炉。)

  4、通用示波器的外壳,信号输入端BNC插座金属外圈,探头接地线,AC220V电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线,直接用探头对浮地信号测量,则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。

  5、用户如须要测量(开关电源初级,控制电路)、UPS(不间断电源)、电子整流器、节能灯、等类型产品或其它与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时,必使用DP100高压隔离差分探头。

  除此之外,热电子仪器还要避免频繁开机、关机,并且关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到最小,然后再断开电源开关。


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