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像,便于人们研究各种电现象的变化过程。
示波器利用狭窄的、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(这是传统的模拟示波器的工作原理)。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。
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。
示波器的作用:
1、可以测量直流信号、交流信号的电压幅度
2、可以测量交流信号的周期,并以此换算出交流信号的频率。
3、可显示交流信号的波形。
4、可以用两个通道分别进行信号测量。
5、可以在屏幕上同时显示两个信号的波形,即双踪测量作用。此作用能够测量两个信号之间的相位差,和波形之间形状的差别。
示波器的使用误区:
很多初级工程师在用多个探头测量电源的时候,刚一开机,电源产品就“炸机”,甚至损害示波器。
他们觉得,示波器不是直接把探头接到要测试的元件之间吗?我好像没有接错啊,为什么会这样啊?那是由于对示波器的通道和地的接法不了解。
示波器的多个探头在示波器内部是共地。所以在同时测量电源的原边和副边的时候,如果用一根探头接原边的地,另一个探头接副边的地,由于示波器的内部通道的地连接在一起,相当于把电源的原边和副边的地短路在一起了,然而原边和副边地之间是有电压差的,那么短路后的大电流容易烧坏产品和探头,甚至也可能损坏示波器。
在测试原边和副边电压的时候应该一侧用差分探头,一侧用普通探头。即使测试同一侧线路,探头的地线也要是共参考点。示波器的地又是通过电源地连接的。很多公司基本上都会在示波器前面加一个隔离变压器,这种方法挺好。有些公司直接剪断电源三相地的PIN脚,那样没有接地,用手摸示波器机壳,漏电流会加大。建议不要这样使用。
其实问题还不止是这些,如在动态的应用,探头之间运算的应用,测试电压值注意的事项等。大家都知道示波器的功能很强大,几乎没有不使用示波器的电子工程师,所以自己在使用示波器的时候一定要多想想,多试验,多了解示波器的功能,内部选项键之间的差别,了解不同示波器参数对测量的影响,那样就能更好的帮助我们。
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示波器因为有探头的存在而扩展了示波器的应用范围,使得示波器可以在线测试和分析被测电子电路: 探头的类型 示波器探头大的方面可以分为:无源探头和有源探头两大类。无源有源顾名思义就是需不需要给探头供电。 无源探头细分如下: 1、低阻电阻分压探头; 2、带补偿的高阻无源探头(常用的无源探头); 3、高压探头 有源探头细分如下: 1、单端有源探头; 2、差分探头; 3、电流探头
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。
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