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示波器知识百问十 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     
49. 关于毛刺测量,以前请教过相关的技术人员,得到的答复是,示波器所能捕捉的最小毛刺就是示波器的采样速率。是否所有的示波器都遵循这一规律?此时示波器的前置滤波器不会对它有影响吗? 

答:不能断言所有的示波器都是这样。比如,有些示波器达到1GS/s,带宽只有60MHz,显然,1ns的毛刺不可能捕捉到。其实捕捉毛刺的能力除了带宽,采样率,还取决于波形捕获率,即每秒能够捕捉的波形数量,详情请参见泰克关于DPO的应用文章。 

50. 在使用示波器时如何消除毛刺? 

答:如果毛刺是信号本身固有的,而且想用边沿触发同步该信号(如正弦信号),可以用高频抑制触发方式,通常可同步该信号。如果信号本身有毛刺,但想让示波器虑除该毛刺,不显示毛刺,通常很难做到。可以试着使用限制带宽的方法,但不小心可能也会把信号本身虑掉一部分信息。若使用逻辑分析仪器,一般来说,使用状态采集的方法,有些在定时方式下采集到的毛刺,就看不到了。 

51. 在实际工作中,当碰到突发的毛刺信号,如何捕捉和测试? 

答:比如我们在进行时钟测试时,经常会碰到偶发毛刺信号,该信号将会对我们的电路产生误动作,因此捕获该信号成为测试的关键,由于事先我们无法判断该毛刺为正还是为负,因此我们须先利用TDS5000示波器的数字荧光功能即快速波形捕获模式结合无限余辉查看毛刺特征,然后利用示波器的高级触发功能——脉宽触发依照信号特征,如:小于正常时钟脉冲宽度触发。 

52. 毛刺/脉宽触发的应用场合有哪些? 

答:毛刺/脉宽触发一般有两种典型应用场合,一是同步电路行为,如利用它来同步串行信号,或对于干扰非常严重的应用,无法用边沿触发正确同步信号,脉宽触发就是一个选择;另一是用来发现信号中的异常现象,如因干扰或竞争引起的窄毛刺,由于该异常是偶发显现,必须用毛刺触发来捕获(另一种方法是峰值检测方式,但峰值检测的方法有可能受其最大采样率的限制,同时,一般是能看,不能测)。若被测对象的脉冲宽度是50ns,而且该信号没有任何问题,也就是说,没有因干扰,竞争等问题引起的信号畸变或更窄的,用边沿触发就可同步该信号,无需使用毛刺触发。有不少用户将脉宽触发设置为10ns ~ 30ns,幸运的是,5462x和5464x是业界难得的能完成该操作的仪器。若想验证该10MHz方波中有无异常脉冲,包括比50ns窄很多的脉冲,就会用到脉宽或毛刺触发, 也就有可能会用到5ns的设置。 

53. 安捷伦的数字示波器有没有DPO功能? 

答:DPO是一个专用名词,只有一个示波器公司使用该名词,安捷伦对应的功能叫MegaVision,和DPO相同之处是:①可以直接信号中的异常现象。②波形捕获率远高于普通数字存储示波器。不同之处:①发现异常信号后,MegaVision可对该异常直接放大并观察信号细节。②MegaVision示波器的实时采样率突破1.25GSa/s极限,可达2GSa/s(如5464xA/D示波器)甚至更高。③MegaVision示波器是为需要深存储的应用场合优化的,当示波器存储深度>10K,甚至100K, 2M时,其波形刷新率是业界及其比较好的。 

54. 如果依据信号上升时间确定了带宽后,按照该带宽确定采样率的原则仅仅是为了实现无采样混叠误差吗? 

答:确定带宽后再确定采样率,业界的一些公式,的确确定采样率的原则是为了实现无采样混叠误差,但它是泛泛的评估说法,具体还要看您被测对象的特征,因为最高的指标往往是在特定条件下给出的,未必满足您的测试应用。 



    示波器是测量电源纹波和电源噪声的必备工具,但在实际的测量中,如何选择合适的带宽呢,下面就给大家说说。

    带宽是示波器的较为重要的一个指标,理论上来说,只要带宽覆盖被测信号能量的99.9%,测量的误差可以小于3%,即是合适的带宽。因此,业界也存在着多个带宽选择法则,例如:5倍法则、三倍正弦波频率、 1.8倍法则 、1/3法则。针对不同的测量信号和测量要求适用不同的法则。
    根据上升时间和带宽的关系,似乎可以得出结论,带宽越高,测量的误差越小。
    但实际上,具体的应用中并非如此。因为,示波器毕竟不是一个理想的仪器,测量系统本身有噪声。这些噪声包括放大器的噪声, ADC的噪声,有源探头的噪声,探头地线感应的空间辐射噪声及地环路耦合的传导噪声从信噪比的角度理解,只有当被测信号的能量 远大于示波器测量系统本身带来的噪声能量的 时候即信噪比足够大的时候,选择的带宽才是 合适的。
    电源纹波测量的带宽选择取决于电源开关管的上升时间,测量纹波的带宽等于测量开关管的带宽 。一般功率小的电源开关频率可以达到1MHz甚至更大,对应的开关管的上升时间越小。功率大的电源开关管开关频率小,只有100KHz甚至更小,上升时间大。但是多数开关管MOSFET上升时间达100ns。即使开关管上升时间只有30ns,1/3的上升时间也有10ns,而100MHz的示波器的上升时间只有3.5ns。因此,用100MHz带宽示波器测量开关电源的开关管是足够的。事实上,很少有开关管上升时间只有30ns的,限制带宽到20MHz就足够了。这也是很多人所说的“在测量电源纹波时需要将示波器带宽限制为20MHz”的道理。





示波器使用中的注意事项

  仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠。因此,在仪器使用中应注意:

  1、通用通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径最小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏。

  2、测量系统-例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电等设备接地线必须与公共地(大地)相连。

  3、TDS200/TDS1000/TDS2000系列数字示波器配合探头使用时,只能测量(被测信号-信号地就是大地,信号端输出幅度小于300VCATII)信号的波形。绝对不能测量市电AC220V或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。(浮地是不能接大地的,否则造成仪器损坏,如测试电磁炉。)

  4、通用示波器的外壳,信号输入端BNC插座金属外圈,探头接地线,AC220V电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线,直接用探头对浮地信号测量,则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险。

  5、用户如须要测量(开关电源初级,控制电路)、UPS(不间断电源)、电子整流器、节能灯、等类型产品或其它与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时,必使用DP100高压隔离差分探头。

  除此之外,热电子仪器还要避免频繁开机、关机,并且关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到最小,然后再断开电源开关。

标签: 示波器
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