选择示波器,除了考虑带宽、分辨率、采样率外。还要关注触发方式、时钟周期、任意波形发生器、外部触发输入因素。
一、触发方式
正确地触发您的示波器可以让您获得更加有用的波形。基础的触发是一个“上升沿”或者“下降沿”,这个大部分人都会知道的。是否要选用一个更加高级的触发方式,这个是根据使用方案和示波器的一下其他的特征来考虑的。如果你有一个非常长的缓存深度或者是快速记录一系列波形的能力,你可能就能使用一些基本的触发,因为你可以轻易地将那些你不要的波形去除掉。如果你的缓存深度不够,那你就需要选择一个在确定的时间里的触发。在我详细地介绍其他的方式之前,我想要提示的是你有时候也可以利用外部的设备来触发。比如说,你也许有一个拥有无比优越的触发机制的逻辑分析仪,当这个逻辑分析仪有一个“外部触发”,那你就可以用你的逻辑分析仪来触发你的示波器。
下面开始介绍其他的触发方法。有很多办法来寻找一些“异常的”脉冲,比如找一些比某些长度短的或者长的错误或者一个比规则的高度低的脉冲(也叫矮脉冲)。通过了解你的示波器的触发和增加一些创意,你可以把更多的错误找出来并修正。比如说,在对一个嵌入式的控制器进行检错并修正的时候,在一个任务进行的时候你可以将它紧紧地与某一个I/O口相连接。在运用触发来寻找“丢失脉冲”的时候,你可以在你的系统有冲击的时候来触发你的示波器,可以尝试着看一看这个错误是否是一个电源引起的错误。
如果你是在操作一个数字系统,一定要看一些那些可以在很多协议上工作的触发。比如,有些示波器就有这个性能,但是你将会需要一个附加的功能来对这些协议进行解码。事实上,大多数的台式示波器看起来都有这个性能,你只需要付额外的钱来使用它。
二、时钟周期
在实际的应用中,你可能会需要跟外部设备同步采样率。示波器将会有两个功能去做这个。一个是将会从示波器输出一个时钟信号,另一个将会允许你把一个外部的时钟添加到示波器中。一个常见的应用是在多个示波器中同步捕获的信号。你可以在任何你想要用一个同步捕获办法的应用中使用这个。例如,当你想要把示波器当作是单数据速率的一部分的时候,你也许想要采样的信号跟一个重新获得的时钟同步。这个输入的时钟的周期经典值是10MHz,虽然一些设备会允许你在几个可选的频率中选择。如果这个时钟源是其他设备的任何东西,你也许不得不做一些时钟条件去将它变成一个时钟源边缘。
三、任意波形发生器(AWG)
这个严格上不是一个示波器必备的功能,但是一些包括发生器的示波器也是值得选择的。这是一个标准的“信号发生器”,它可以生成例如正弦函数、方波和三角波等波形函数。一个更加优越的叫做任意波形发生器的功能,让你可以生成任何你想要的波形。以前有一个非常古老的示波器叫做HS801也有这样的任意波形发生器的功能。控制软件可以让他非常轻易地生成正弦函数、方波和三角波,还有一些其他的波形。但是,生成任意波形的唯一的办法是将你在其他的应用中创造的波形文件下载下来,这就意味着我根本就没有用到“任意”的这一部分的功能。所以这里就有一个经验是一旦你想要购买一个AWG的时候,请记住一定要确保它的软件是可以使用功能的。AWG也许也有一些其他的不同的特殊的功能,比如寻找跟随着采样率变化的最大的模拟带宽。请记住一个特殊的规律:一个200MS/s的数模转换速率可以假定拥有一个100MHz的模拟带宽,但是这个信号基本是没有用的。你可以生成某个频率的正弦信号,甚至你可以生成一个更低频率的正弦波(比如10MHz),它看起来是完美的,因为DAC的滤波器对这样的高频率会有一个平滑的作用。
更好的系统将会有一个低通滤波器去约束谐波,利用的是几倍于输出的滤波器平滑的DAC数模转换器的采样率。在pico的示波器6403D中,我使用了一个可以生成20MHz信号但是拥有200MS/s的数模转换采样率。相似的,也有HS5-530也有30MHz的信号带宽,也相似地应用了240MS/s的采样率。一个5到10倍于模拟带宽的采样率看起来是比较标准的。
在示波器上添加AWG功能开启了一些其他的新的有用的功能。当实行一系列的协议解码的时候,你可能会想要知道当波特率轻微的变化的时候发生了什么事。你可以快速地通过重复记录在示波器上的一系列的从AWG复制过来的数据包找到这个测试,并且调整AWG的采样率去让波特率轻微地降低或者是增加。
四、外部触发输入
大多数的示波器也有一个“外部触发输入”。这个外部的输入不会在显示屏上显示但是可以用来进行触发。特别是这个意味着你的触发通道不会跟你的数模转换通道冲突。所以当你想要一个通道上的完整的采样率但是又不想触发其他通道的说,你可以用“外部输入”作为你的触发。
大多数的示波器也有一个“外部触发输入”。这个外部的输入不会在显示屏上显示但是可以用来进行触发。特别是这个意味着你的触发通道不会跟你的数模转换通道冲突。所以当你想要一个通道上的完整的采样率但是又不想触发其他通道的说,你可以用“外部输入”作为你的触发。
触发是数字示波器区别于模拟示波器的最大特征之一。数字示波器的触发功能非常地丰富,通过触发设置使用户可以看到触发前的信号也可以看到触发后的信号。对于高速信号的分析,其实很少去谈触发,因为通常是捕获很长时间的波形然后做眼图和抖动分析。触发可能对于低速信号的测量应用得频繁些,因为低速信号通常会遇到很怪异的信号需要通过触发来隔离。
示波器上的触发电平:
直观讲,触发电平是使示波器进行扫描的信号,一般示波器打开都处于自动触发,像测连续的重复信号时,比较方便。但测一些特定位置的数据,就需要精确触发了。触发电平格式又分为上升沿、下降沿、还有一些其它信号,比如I2C串口数据,进行精确触发,这是利用数据特征触发的。还有就是使用外触发,可以选择一个其它通道当外触发通道。比如你调试MCU,可编程使某IO在特定动作之前输出个电平,动作之后恢复,把这个脉冲输入某通道当触发信号(设置触发为NORM方式),此时采集的那个通道只有在这个触发位置前后有数据稳定显示,不会跑掉,且触发的脉冲对应的采集通道信号部分就是需要观察的精确范围,便于分析。
触发电平选择方法:
触发电平调节又叫同步调节,它使得扫描与被测信号同步。电平调节旋钮调节触发信号的触发电平。一旦触发信号超过由旋钮设定的触发电平时,扫描即被触发。顺时针旋转旋钮,触发电平上升;逆时针旋转旋钮,触发电平下降。当电平旋钮调到电平锁定位置时,触发电平自动保持在触发信号的幅度之内,不需要电平调节就能产生一个稳定的触发。当信号波形复杂,用电平旋钮不能稳定触发时,用释抑(HoldOff)旋钮调节波形的释抑时间(扫描暂停时间),能使扫描与波形稳定同步。
极性开关用来选择触发信号的极性。拨在“+”位置上时,在信号增加的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。拨在“-”位置上时,在信号减少的方向上,当触发信号超过触发电平时就产生触发。触发极性和触发电平共同决定触发信号的触发点。
示波器可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线,还可以用测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
示波器的那些故障排除
示波器不能启动?
首先检查电源线、插线板是否完好,检查电源开关是否全部打开(SDS1000CFL系列有一个电源开关和一个电源保护开关)。
采集信号时,屏幕未出现信号波形?
1、检查探头是否正常接在信号连接线上。
2、检查信号连接线是否正常接在BNC(即通道连接器)上。
3、检查探头是否与待测物正常连接。
4、检查待测物是否有信号产生(可将有信号产生的通道与有问题的通道接在一起来确定问题所在)。
5、再重新采集信号一次。
6、查看示波器的触发方式与触发模式是否已经正确设置。
有波形显示,但是不能稳定下来
1、检查触发面板的信源通道是否与实际使用的信号通道相符。
2、手动调节LEVEL触发旋钮,观察波形是否稳定。
3、使用AUTO自动调节波形,观察波形是否稳定。
4、调节时基,排除假波干扰。
示波器测量幅值不准
1、检查信源幅值的单位,示波器自动测量的幅值为Vpp,即最高值与最低值之差。用户通常容易与Vrms混淆,即有效值。例如我们常说的市电为220Vrms,但其Vpp超过了600V。
2、示波器不是精确测量工具,在纵轴上按使用芯片的位数会存在一定的量化误差。
用观察高频信号失真较大
1、测量信号越接近示波器带宽上限,失真越大,通常来说用带宽≥信号带宽五倍的示波器去测量可以得到失真很小的信号。
2、示波器探头选择不当会导致看到的波形失真,首先探头带宽要大于信号带宽,≥信号带宽的5倍;
其次,探头如果分为两个档位的话,两个档位的带宽不相同,1X档位带宽通常是6MHz-10MHz,10X档位是探头规格写的最大带宽。
测量小信号波形受干扰太大
1、SDS1000系列最小可以测到毫伏级别信号,并在最低的2mV/div档位自动开启带宽限制功能,有效滤除高频杂波。
2、将夹子接到信号的参考地上,这样可以有效的减少因为示波器与测量信号因为参考地电位差异导致的波形显示失真。
3、SDS1000系列最小可以测到毫伏级别信号,并在最低的2mV/div档位自动开启带宽限制功能,有效滤除高频杂波。
4、将夹子接到信号的参考地上,这样可以有效的减少因为示波器与测量信号因为参考地电位差异导致的波形显示失真。