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使用者常遇到的示波器问题总汇 示波器如何操作

时间:2020-07-06    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
【导读】示波器仍是目前工作台上必不可少的工具,这里整理了六条基于示波器使用者的常见问题,来解决实验室研究人员的疑惑。 Q1:在高速串行测试时,对测试所需示波器



    示波器仍是目前工作台上必不可少的工具,这里整理了六条基于示波器使用者的常见问题,来解决实验室研究人员的疑惑。
    Q1: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?
    A: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。
    Q2: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?
    A: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。
    Q3:测试时的带宽是如何影响测试结果?对测试仪器的带宽有何要求?
    A: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。
    Q4:带宽是否越高越好?
    A: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,PCIEGen3,10G-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-QPSK),要求四个模拟输入及超过20GHz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。
    Q5:怎样才能提高测试仪器的灵敏度呢?
    A: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。
    Q6: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?
    A: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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示波器的使用误区有哪些?

  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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如何用示波器做环路分析

  一、如何三句话讲清楚环路分析在做什么?  1、稳定可靠的系统必须是闭环系统(带反馈)。控制器根据系统的实际输出与理想输出的偏差来设计算法,使输出值逼近设定值;  2、系统稳定性需要依靠环路中的增益相位裕量来量化,这个指标可以通过扫频来测量;  3、环路分析就是在控制系统中注入频率变化的干扰信号,从而得出系统的频率响应曲线。  总结来说,通过环路分析就能知道当负载端变化时控制系统的表现是否稳定,就这么简单!  二、环路分析的结果是什么?  示波器根据输出信号、输入信号的幅度、相位随频率变化的关系,可得到环路系统的伯德图(幅频特性、相频特性)。想要对产品的稳定性有所了解,靠品牌、经验、还有研发人员拍胸脯都是不够的,有了伯德图协助定量分析,一测便知!  三、有了环路分析,电源性能会有哪些提升?  通过环路分析可以量化电源的频率响应特性,从而将电源朝着更稳定的方向优化。工程师再也不用通过盲目的反复尝试去积累经验,器件选型也不用过分考虑裕量,从而更好的控制电源成本。  四、环路分析的关键测试步骤及参数设定  1、寻找干扰信号注入点  在电压反馈型的开关电源电路中,测试信号注入点为反馈回路的取样点与输出电压点之间。要辨别采样点比较简单,只需观察反馈电压由输出电压的哪条支路分压得到即可。  注入电阻可选择10——100欧的电阻,这种电阻在反馈电路中影响不大,推荐在系统设计时就提前预留此电阻。  2、注入信号幅度调节  注入信号的幅度经验值可设为输出电压的5%。如果幅度不能过小,示波器可能无法识别;过大则可能使系统出现非线性导致测量失真。  3、扫描频率范围设定  环路系统的截止频率推荐设为开关频率的1/20——1/6,在这个范围内,一般可以找到环路的穿越频率点。此处留意环路系统穿越频率不能过低,否则环路无法响应高频的负载波动,从而引起输出电压的噪声。  五、环路分析测量系统的搭建  在ZDS4000环路分析开关电源的应用中,除了示波器之外,还需要信号发生器模块、高压隔离变压器配合。信号发生器模块用于注入信号的产生(普通信号发生器也可代替),高压隔离变压器用于隔离注入电路对环路电路工作的影响。  Tip:由于注入信号幅度微弱,推荐选用1X衰减的探头测试。若使用10X,则信号衰减后很容易被噪声淹没。在接地时也尽量使用接地弹簧,而不是接地夹子。  六、环路分析样例数据解读  由于开关电源闭环系统的反馈较为简单,可以根据环路分析所得的波特图进行简约分析:  在闭环增益为0dB时,即穿越频率时,相位裕度一般需要大于45度;在相位接近0度时,此时闭环增益应小于-20dB。  若符合上述条件,则此闭环为稳定系统。  如下图所示,屏幕右上角显示系统的相位裕度为135.5度,增益裕度为30db。

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