测量工具----示波器

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了测量工具----示波器相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

示波器架构

数字示波器是由模拟电路与数字电路所组成的一个复杂链路,架构如图所示:

示波器系统带宽

  • 定义:指一个逐渐升高频率的正弦输入信号显示幅度下降3dB(真实信号的70.7%)时的频率点
  • 对信号测试的影响:足够的带宽,精确的复现波形;带宽不够,观察到失真的波形

示波器带宽的选择

  • 1、根据测试目的寻找待测信号的最快上升时间:tr
  • 2、计算信号带宽:BWsignal=0.5/tr
  • 3、根据测试精度要求选择示波器带宽:BWscope
BWscopeMeasurement Error
1*BWsignal20%
1.3*BWsignal10%
1.9*BWsignal3%

采样率

  • 定义:示波器对输入信号进行A/D转换时采样时钟的频率
  • 观察波形时,示波器的实际采样率可能远远低于标称的最大采样速率
  • 实际采样率会受到时基的设置存储深度的影响
  • 采样率下降会造成示波器系统带宽的下降
  • 系统带宽=Min(前端模拟带宽,采样速率/4)
  • 采样率要大于所需带宽4倍以上:SRscope=4*BWscope

存储深度

  • 定义:示波器单次采样所能采样的样点数目

波形捕获率

  • 定义:示波器每秒钟能处理并显示波形的数目
  • 死区时间:所有示波器都有死区时间,死区时间要比采集时间长很多,一般要高2-3个数量级

采集模式

  • 平均模式:示波器会对多次采集结果进行平均以降低噪声并提高垂直分辨率,平局模式下示波器具有最好的去噪能力。但是,平均模式只适用于具有稳定触发的周期性信号
  • 高分辨率模式:对同一采集内的顺序采样点进行平均,同时提高示波器的垂直分辨率
  • 峰值检测模式:在同一采集内的顺序样点中只选择最大值和最小值,在示波器实时采样率不够时,常用该模式捕获罕见事件和毛刺

触发模式

  • Auto模式:自动触发,当有符合触发条件的信号时,显示满足触发条件的信号,但是如果在规定时间内一直没有符合触发条件的信号,示波器也会显示不满足触发条件的信号
  • Normal模式:标准模式,触发线路会一直的去等待符合触发条件的信号,当有符合触发条件的信号时,示波器会显示满足触发条件的信号并实时更新,如果都没有满足触发条件的信号,触发线路会一直等待
  • Single模式:单次触发,示波器只要捕获到一次满足触发条件的信号即自动停止捕获
  • Roll模式:滚动模式,连续不间断采集,无触发,无死区时间,波形始终从右往左滚动显示

触发模式的选择

触发的两个目的:1、稳定的显示波形;2、找到想要的波形

  • 超慢速信号的测试或观察,用Roll模式
  • 未知信号的观察,用Auto或者Roll模式
  • 查看信号未知异常,用Auto模式
  • 捕获已知异常信号,用Normal或者Single模式
  • 非重复信号测试,用Single模式

触发类型

  • 边沿触发
  • 脉冲宽度
  • 矮脉冲触发
  • 上升下降时间触发
  • 区域触发
  • OR触发
  • 协议触发:UART、IIC、SPI、CAN、USB等

示波器的数学运算

  • 加减乘除
  • 积分
  • FFT
  • 微分
  • 绝对值

示波器探头

  • 连接被测电路与示波器输入端的电子部件。把不同形式(电流,温度,光,湿度,压力)不同范围(高压,低压)的信号转化为一定范围的电压信号传递给示波器,是示波器测量环节中至关重要的一环,如图所示:
  • 无源探头使用要点:
    1、探头校准,测量MOSFET Vds需注意
    2、探头衰减比,测量较小信号时,比如电压纹波,需注意
    3、地线长度,测量易被干扰的信号,如纹波、PWM、反馈信号,需注意
    4、探头共地
  • 高压差分探头使用要点:
    1、供电标准
    2、探头带宽
    3、探头衰减比
    4、探头共模耐压
  • 低压差分探头使用要点:
    1、探头动态范围
  • 电流探头使用要点:
    1、探头锁
    2、探头归零和消磁

电源纹波的测试

  • 电源纹波定义:在直流电压上的交流成分
  • 测试设备:示波器,电源,电子负载
  • 测试条件:不同输入电压,不同负载
  • 常规要求:带宽限制,加10uF和0.1uF电容(加10uF电解电容是为了隔断直流成分,加0.1uF瓷片电容是为了滤掉高频干扰)

希望本文对大家有帮助,上文若有不妥之处,欢迎指正

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