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示波器知识百问十二 示波器是如何工作的

时间:2020-08-04    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

61. 如何捕捉并重现稍纵即失的瞬时信号? 

答:将示波器设置成单次采集方式(触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发,并将触发电平调到适当值,然后将扫描方式设置成单次方式),如果使用的是安捷伦5462xA/D,5464xA/D,5483xB/D,5485xA,这些仪器都支持MegaZoom功能,就是说,可在观察信号全局的同时,对局部细节进行放大观察,或者通过移动屏幕的方式,或者通过双时基显示功能来完成。注意示波器的存储深度将决定所能采集信号的时间,和能用到的最大采样速率。 

62. 安捷伦的哪种示波器能够测试频率为500M的载波信号? 

答:如果仅测载波信号本身,通常载波信号为正弦波,推荐使用1.5GHz示波器(安捷伦54845B),使用BNC电缆连接被测对象,可得到~94.6%的上升时间测量精度。若必须使用探头,推荐使用1157A 有源探头(2.5GHz带宽)。如果使用500MHz带宽的示波器,即使使用BNC电缆,可以情况下得到的幅度测量误差是29.3%,上升时间测量精度是58.6%。 

63. 示波器标称为60MHZ,是否可以理解为它最大可以测到60MHZ? 

答:60MHz带宽示波器,并不意味着可以很好地测量60MHz的信号,根据示波器带宽的定义,如果输入峰峰值为1V的60MHz的正弦波到60MHz带宽的示波器上,从示波器上将看到0.707V的信号(30%幅值测量误差)。 

64. 用标称为60MHZ的示波器测4.1943MHZ的方波时测不到,为什么? 

答:如果要测试的是方波,选择示波器的参考标准是信号的上升时间,若示波器带宽=0.35/信号上升时间* 3,则上升时间测量误差为5.4%左右。 

示波器的探头带宽也很重要,如果使用的示波器探头包括其前端附件构成的系统带宽很低,将会使示波器带宽大大下降。如若您使用20MHz带宽的探头,则能实现的最大带宽是20MHz。如果在探头前端使用连接导线,会进一步降低探头性能(但对~4MHz方波,不应有太大影响,因为速度不是很快) 。 

另外,查看一下示波器使用手册,有的厂家新推出的示波器,在1:1设置下,其实际带宽将锐减到<=6MHz,对于~4MHz的方波,其三次谐波是12MHz,其五次谐波是20MHz,若带宽降到6MHz,对信号幅值衰减很大,即使能看到信号,也绝对不是方波,而是幅值被衰减了的正弦波。当然,测不出信号的原因可能有多种,如探头接触不好,但该现象很容易被排除。建议可以用BNC电缆连接一函数发生器,检验该示波器本身有没有问题,探头有没有问题,如有问题,可和厂家直接联系。 

65. 怎样测量时钟的稳定度? 

答:假设使用的是5483xB/D、548xxA 、5484xB或5485xA ,可以用其标准配置的直方图方式测量,其时钟边沿或幅值的抖动情况,具体可参见安捷伦的应用文章:“Jitter Analysis Techniques Using an Agilent Infiniium Oscilloscope”(P/N:5988-6109EN),可测量其最坏情况下的抖动情况。对于5485xA,若您希望更加强大的抖动分析功能,其配有专门的抖动分析软件,提供功能十分强大的抖动分析,具体可参见5485x示波器的Datasheet,更详细的信息,可致电安捷伦。 

示波器停止采样波形现锯齿状的原因分析

  当示波器停止采样时,将原来的波形垂直放大后会存在锯齿状,这是什么原因呢?这里跟跟大家一起剖析一下。  本文以ZDS4054Plus示波器为测试工具,原因阐述  1、运行状态下  当示波器处于【Run】时,示波器模拟前端会根据不同的垂直档位,始终会将信号的幅度调理到ADC合适的范围内,再进行量化,所以运行状态下的波形放大,不会存在锯齿现象。  ·在200mv/div的档位下,垂直分辨率(25LSB/div)为8mv  ·在50mv/div的档位下,垂直分辨率(25LSB/div)为2mv  垂直档位越小,分辨率越高,则采集到的波形测量精度就越高,这个就是推荐波形尽量铺满格子的原因。  2、停止状态下  在停止状态下波形不进行采集,也就是停止状态无论垂直档位怎么变化,仍然会保持停止时(200mv/div)的垂直精度8mv,所以当把波形的垂直方向放大4倍时(50mv/div),那么采样点与采样点之间的垂直距离就会变大,当然这仅仅只是进行数字化放大,示波器此时会进行插值保持,插值保持下波形会以阶梯的形式连接,这也是产生锯齿的原因。  理解误区:插值保持与插值算法有关么?  前面我们提到了插值保持,那么有的工程师可能就会想到,会不会是由于插值算法的原因导致了波形放大后出现了锯齿状呢?毕竟线性插值是以点的方式连接,出现锯齿状也很正常。答案是否定的,下面从原理层来分析一下。  首先解释一下何谓插值算法,对于很多示波器都会有不同的插值模式,常见的分为正弦插值和线性插值,在实际使用过程中,如果示波器ADC的采样率不足以恢复真实信号,我们需选择不同的插值方式进行测试分析:  1、正弦插值  正弦内插是示波器默认的插值方式,也是常用的插值方式。通过正弦内插的方式,能够比较准确和平滑地还原真实波形信号。利用曲线来连接样点,通用性更强。这种方法弯曲信号波形,使之产生比纯方波和脉冲更为现实的普通波形。如图4所示为采样正弦插值的方式,观察到的放大后的波形。  2、线性插值  线性内插是较为简单的插值方式,计算量最小。在ADC的相邻采样数据点之间按照线性多项式的计算方式插入一个计算值,插入的这个点为相邻两个采样点连线上的值。如下图5所示位采用线性内插方式测试波形,是通过点与点之间的直接连接形成的波形,细节上能够看到类似于锯齿波的形状,这种插值方式局限于直边缘的信号。  通过这两种插值方式对比,大家会发现正弦内插利用曲线连接采样点,线性内插通过点与点之间的连接形成波形,大家可能会倾向于线性插值的原因形成了放大之后的锯齿状。需要注意的是:插值算法是在ADC采样时进行的,当采样停止后,示波器才会进行插值保持,插值保持下采样点之间会以阶梯的形式连接,因此示波器停止下的放大只是单纯的数字化放大,是示波器插值保持的结果,这与使用何种插值算法完全无关。

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示波器的测量方法

  1、幅度和频率的测量方法以测试示波器的校准信号为例、  2、将示波器探头插入通道1插孔,并将探头上的衰减置于“1”档;  3、将通道选择置于CH1,耦合方式置于DC档;  4、将探头探针插入校准信号源小孔内,此时示波器屏幕出现光迹;  5、调节垂直旋钮和水平旋钮,使屏幕显示的波形图稳定,并将垂直微调和水平微调置于校准位置;  6、读出波形图在垂直方向所占格数,乘以垂直衰减旋钮的指示数值,得到校准信号的幅度;  7、读出波形每个周期在水平方向所占格数,乘以水平扫描旋钮的指示数值,得到校准信号的周期周期的倒数为频率;  8、一般校准信号的频率为1kHz,幅度为0.5V,用以校准示波器内部扫描振荡器频率,如果不正常,应调节示波器内部、相应电位器,直至相符为止。

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