一. 数字示波器
1. 数字示波器和模拟示波器有哪些主要区别?优缺点?
答:模拟示波器只能观察简单重复信号(正弦波,方波,三角波等)和复杂的重复信号(电视信号)。而不能观察数字信号。像测电源开与关一瞬间的电压上升时间如果用用模拟示波器是很难办到的而用数字示波器就很简单。利用数字示波器的单次捕捉功能就OK。模拟示波器只有边沿(电平)触发功能而数字示波器不仅有边沿触发功能还具有视频触发、脉冲触发、逻辑触发、摆幅触发等这样捕捉波形的能力就比模拟示波器强。能捕捉触发之前的事件和触发之后的事件而模拟示波器是不能观察到。而模拟示波器则能zui真实的显示波形的本来面貌。
2. 什么是示波器实时采样率?
答:表示为样点数每秒(S/s),指数字示波器对信号采样的频率,类似于电影摄影机中的 帧的概念. (对于频率范围在示波器zui大采样速率一半以下的信号, 实时采样是理想的方式. 采样快速,单脉冲和瞬态信号, 实时采样是*的方式.为了数字化高频瞬态信号,必需要有足够的采样率.)
3. 什么是示波器等效采样率?
答: 采样率就是采样时间间隔。比如,如果示波器的采样率是每秒10G次(10GSa/s),则意味着每100ps进行一次采样。超过带宽5倍以上的采样率提供了良好的测量精度。存储深度=时基×波形所占格数×zui高采样率。
4. 示波器存储深度有什么作用?
答: 存储深度 = 采样率 × 采样时间:(A/D数字化后的八位二进制波形信息存储到示波器的高速CMOS存储器中,就是示波器的存储,这个过程是“写过程”。)对于示波器,其zui大存储深度是一定的,但是在实际测试中所使用的存储长度却是可变的。在存储深度一定的情况下,存储速度越快,存储时间就越短,他们之间是一个反比关系。存储速度等效于采样率,存储时间等效于采样时间,采样时间由示波器的显示窗口所代表的时间决定.
5. 什么是示波器带宽?购买时,我们如何决定买多大带宽的示波器?
答: 示波器带宽指的是正弦输入信号衰减到到其实际幅度的70.7%时的频率值,即-3dB点,基于对数标度.(带宽越高,信号的再现越准确.如没有足够的带宽,示波器将无法分辨高频的变化.幅度将出现失真,边缘将会消失,细节数据将被丢失. 如没有足够的带宽,得到的关于信号的所有特性,响铃和振铃等都毫无意义.)
6. 实时采样率是否越大越好?
答:越大越好。
7. 在什么情况下测试需要将示波器的电源地线不接?
答:被测信号的地线与示波器的外接电源线的地线共地。
8. 示波器的各种触发方式各适合测试什么样的信号?
答:视频触发适合测试标准视频信号,边沿触发适合测试具有上升或下降沿的普通比较稳定的信号,脉冲触发适合测试具有严重干扰信号混杂的同步信号。
9. 怎么样用示波器测试小毛刺信号?
答:将示波器打在自动测试,普通的示波器就能自动测到小毛刺信号。
10. 示波器的带宽是否就是zui大测试频率?
答:不是,示波器带宽至少是被测zui快信号频率的(2-5)倍。
11. 示波器测试波形的电压是是否是真有效值?
答:否
12. 示波器存储深度与采样率的关系?
答:存储深度 = 采样率 × 采样时间
13. 示波器的存储深度与仪器的内存是否一样?
答:不一样。
14. 1M的正弦波与三角波对示波器的带宽zui小要求是多少?
答:普通的示波器至少是25M。
示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。主要利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等以图像形式在阴极射线管荧光屏上显示两个或两个以上参数间的函数关系的电子测量仪器。下面,大家就和小编一起来了解一下它吧!
示波器的作用: 示波器是显示被测量的瞬时值轨迹变化情况的仪器。利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线,便于人们研究各种电现象的变化过程。普通示波器有显示电路、垂直(Y轴)放大电路、水平(X轴)放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路五个基本组成部分。另外,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、峰峰值、频率、相位差、调幅度等等。 示波器的组成结构: 普通示波器有五个基本组成部分:显示电路、垂直(Y轴)放大电路、水平(X轴)放大电路、扫描与同步电路、电源供给电路。 1、显示电路 显示电路包括示波管及其控制电路两个部分。示波管是一种特殊的电子管,是示波器一个重要组成部分。示波管由电子枪、偏转系统和荧光屏3个部分组成。 2、垂直(Y轴)放大电路 由于示波管的偏转灵敏度甚低,例如常用的示波管13SJ38J型,其垂直偏转灵敏度为0.86mm/V(约12V电压产生1cm的偏转量),所以一般的被测信号电压都要先经过垂直放大电路的放大,再加到示波管的垂直偏转板上,以得到垂直方向的适当大小的形。 3、水平(X轴)放大电路 由于示波管水平方向的偏转灵敏度也很低,所以接入示波管水平偏转板的电压(锯齿波电压或其它电压)也要先经过水平放大电路的放大以后,再加到示波管的水平偏转板上,以得到水平方向适当大小的形。 4、扫描与同步电路 扫描电路产生一个锯齿波电压。该锯齿波电压的频率能在一定的范围内连续可调。锯齿波电压的作用是使示波管阴极发出的电子束在荧光屏上形成周期性的、与时间成正比的水平位移,即形成时间基线。这样,才能把加在垂直方向的被测信号按时间的变化波形展现在荧光屏上。 5、电源供给电路 电源供给电路供给垂直与水平放大电路、扫描与同步电路以及示波管与控制电路所需的负高压、灯丝电压等。 示波器的分类: 示波器可以分为模拟示波器和数字示波器,对于大多数的电子应用,无论模拟示波器和数字示波器都是可以胜任的,只是对于一些特定的应用,由于模拟示波器和数字示波器所具备的不同特性,才会出现适合和不适合的地方。 1、模拟式 模拟示波器的工作方式是直接测量信号电压,并且通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。 2、数字式 数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。数字示波器捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值是否能描绘出波形为止,随后,数字示波器重构波形。 数字示波器可以分为数字存储示波器(DSO),数字荧光示波器(DPO)和采样示波器。 模拟示波器要提高带宽,需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进。数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能,对示波管和扫描电路没有特殊要求。加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理,以及多种触发和超前触发能力。廿世纪八十年代数字示波器异军突起,成果累累,大有全面取代模拟示波器之势,模拟示波器的确从前台退到后台。 以上是关于示波器的相关介绍,如果想要继续了解更多信息,可以关注我们~
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,从而比较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。