實(shí)驗(yàn)室示波器使用中需要注意的問(wèn)題點(diǎn)
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示波器是電子測(cè)量中常用的測(cè)量?jī)x器之一,今天小編為您總結(jié)了示波器使用中的常見(jiàn)問(wèn)題和選購(gòu)中的常見(jiàn)問(wèn)題。
1.對(duì)一個(gè)已設(shè)計(jì)完成的產(chǎn)品,如何用示波器經(jīng)行檢測(cè)分析其可靠性?
答:示波器早已成為檢測(cè)電子線路最有效的工具之一,通過(guò)觀察線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓電流波形可以直觀地檢查線路工作是否正常,驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)。這對(duì)提高可靠性極有幫助。當(dāng)然對(duì)波形的正確分析判斷有賴(lài)于工程師自身的經(jīng)驗(yàn)。
2.決定示波器探頭價(jià)格的主要因素是什么?
答:示波器的探頭有非常多的種類(lèi),不同的性能,比如高壓,差分,有源高速探頭等等,價(jià)格也從幾百人民幣到接近一萬(wàn)美元。價(jià)格的主要決定因素當(dāng)然是帶寬和功能。探頭是示波器接觸電路的部分,好的探頭可以提供測(cè)試需要的保真度。為做到這一點(diǎn),即使無(wú)源探頭,內(nèi)部也必須有非常多的無(wú)源器件補(bǔ)償電路(RC網(wǎng)絡(luò))。
3.一般的示波器探頭的使用壽命有多長(zhǎng)時(shí)間?探頭需不需要定期的標(biāo)定?
答:示波器的探頭壽命不好說(shuō),取決于使用環(huán)境和方法。
示波器只能提供數(shù)據(jù)分析和波段形顯示。
10.用示波器怎樣可以測(cè)試到開(kāi)頭電源的幅射?
答:開(kāi)關(guān)電源存在幅射干擾,一般做法是設(shè)法探出干擾源,然后再去屏蔽它。用示波器可以傅立葉變換的功能分析其頻率成份構(gòu)成,根據(jù)頻率范圍,從而判斷干擾的種類(lèi)。
使用中的注意事項(xiàng):
一、請(qǐng)問(wèn)帶寬和采樣頻率之間有什么固定關(guān)系?
采樣率理論上需要滿足農(nóng)效香采樣定律,即被測(cè)信號(hào)的最高頻率信號(hào)的每個(gè)周期理論上至少需要采2個(gè)點(diǎn),否則會(huì)造成混疊。但是在實(shí)際上還取決于很多其它的因素,比如波形的重構(gòu)算法等,Siglent系列示波器采用先進(jìn)的波形重構(gòu)算法,同時(shí)配備有插值算法,精確重構(gòu)波形。一般來(lái)說(shuō)采樣率是帶寬的4-5倍就可以比較準(zhǔn)確地再現(xiàn)波形。
二、示波器指標(biāo)中的帶寬如何理解?
帶寬是示波器的基本指標(biāo),和放大器帶寬的定義一樣,是所謂的-3dB點(diǎn),即,在示波器的輸入加正弦波,幅度衰減為實(shí)際幅度的70.7%時(shí)的頻率點(diǎn)稱(chēng)為帶寬。也就是說(shuō),使用100MHz帶寬的示波器測(cè)量1V,100MHz的正弦波,得到的幅度只有0.707V。這還只是正弦波的情形。因此,我們?cè)谶x擇示波器的時(shí)候,為達(dá)到一定的測(cè)量精度,應(yīng)該選擇信號(hào)最高頻率5倍的帶寬。Siglent的ADS1000CE示波器提供300MHz帶寬、2GSa/a的實(shí)時(shí)采樣率,領(lǐng)先國(guó)內(nèi)同行水平。
三、在帶寬一定的條件下,采樣頻率太大是否也沒(méi)有太大的意義?
帶寬是限制被測(cè)信號(hào)高頻分量被捕獲的基本條件。由于Siglent示波器采用先進(jìn)的波形重構(gòu)算法,并配備有插值算法顯示,同時(shí)提供最低500MS/s的實(shí)時(shí)采樣率,保證對(duì)觸發(fā)信號(hào)的完美捕獲并真實(shí)量化,最終能對(duì)采集信號(hào)的精確重現(xiàn)。
四、影響示波器工作速度的因素有哪些?
簡(jiǎn)單地來(lái)說(shuō)示波器的原理都差不多,前端是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),后端是計(jì)算機(jī)處理。影響示波器速度主要有兩方面,一是從前端數(shù)采到后端處理的數(shù)據(jù)傳輸,一般都是用總線傳輸,另一個(gè)是后端的處理方式。Siglent示波器采用成熟的高速硬件架構(gòu),配合DSP數(shù)字處理能有效解決這些瓶頸,大大提升示波器的性能。
五、在使用示波器時(shí)如何消除毛刺?
如果毛刺是信號(hào)本身固有的,而且想用邊沿觸發(fā)同步該信號(hào)(如正弦信號(hào)),可以用高頻抑制觸發(fā)方式,通??赏皆撔盘?hào)。如果信號(hào)本身有毛刺,但想讓示波器慮除該毛刺,不顯示毛刺,通常很難做到。可以試著使用限制帶寬的方法,但不小心可能也會(huì)把信號(hào)本身慮掉一部分信息。
六、在選擇示波器時(shí),一般考慮的多的是帶寬。那么,在什么情況下要考慮采樣速率?
取決于被測(cè)對(duì)象,在帶寬滿足的前提下,希望最小采樣間隔(采樣率的倒數(shù))能夠捕捉到您需要的信號(hào)細(xì)節(jié)。
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于探頭沒(méi)有明確的計(jì)量規(guī)定,但是對(duì)于無(wú)源探頭,至少在更換探頭,探頭交換通道的時(shí)候,必須進(jìn)行探頭補(bǔ)償調(diào)整。所有有源探頭在使用前應(yīng)該有至少20分鐘的預(yù)熱,有的有源探頭和電流探頭需要進(jìn)行零點(diǎn)漂移調(diào)整。
4.什么是示波器的實(shí)時(shí)采樣率?
答:實(shí)時(shí)采樣率是指示波器一次采集(一次觸發(fā))采樣間隔的倒數(shù)。據(jù)了解,目前業(yè)界的最高水平是四個(gè)通道同時(shí)使用。
5.什么是示波器的等效時(shí)間采樣?
答:等效時(shí)間采樣指的是示波器把多次采集(多次觸發(fā))采集到的波形拼湊成一個(gè)波形,每次采樣速率可能很慢,兩次采集觸發(fā)點(diǎn)有一定的偏移,最后形成的兩個(gè)點(diǎn)間的最小采樣間隔的倒數(shù)稱(chēng)為等效采樣速率。其指標(biāo)可以達(dá)到很高,如1ps。
6.什么是功率因數(shù)?如何如何測(cè)量?
答:功率因數(shù):在直流電路里,電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里,電壓乘電流是視在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù),以COSΦ表示,其實(shí)最簡(jiǎn)單的測(cè)量方式就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差,得出的結(jié)果就是功率因數(shù)。
7.如何表達(dá)和測(cè)試功率密度?
答:功率密度就是單位體積里的功率,一般電源里用W/in3。
8.有無(wú)辦法利用示波器測(cè)出高頻變壓器或電感磁芯的工作情況?
答:TEK推出的功率測(cè)試方案里就有一項(xiàng)功能——B-H曲線的分析,它能反應(yīng)磁芯的工作狀態(tài),還能測(cè)出動(dòng)態(tài)電感值,并得出磁芯損耗。
9.開(kāi)關(guān)電源的噪聲有多種如布線不合理引起的交叉干擾、電感漏磁、二極管反向尖峰...等引起噪聲,如何用示波器鑒別?
答:TEK的TDS5000示波器上有頻域分析、分析噪聲的頻率段就能分析出噪聲的種類(lèi),才好用相應(yīng)的處理方法。
業(yè)界也有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗(yàn)公式,但基本上都是針對(duì)示波器帶寬得出的,實(shí)際應(yīng)用中,最好不用示波器測(cè)帶寬頻率的信號(hào)。
若你在選型,對(duì)正弦波,選擇示波器帶寬是被測(cè)正弦信號(hào)頻率的3倍以上,采樣率是帶寬的4到5倍,實(shí)際上是信號(hào)的12到15倍,若是其它波形,要保證采樣率足以捕獲信號(hào)細(xì)節(jié)。若你正在使用示波器,可透過(guò)以下方法驗(yàn)證采樣率是否夠用:將波形停下來(lái),放大波形,若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值),采樣率就不夠,否則無(wú)是滿足測(cè)量精度的。也可用點(diǎn)顯示來(lái)分析,采樣率是否夠用。專(zhuān)業(yè)的Siglent系列示波器很好地解決了帶寬與采樣率的問(wèn)題。
七、模擬跟數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時(shí),那個(gè)更有優(yōu)勢(shì)?
早期我們使用的模擬示波器垂直精度一般都是+/-3%,而數(shù)字示波器的垂直精度高達(dá)+/-1%,這點(diǎn)來(lái)說(shuō)數(shù)字示波器要具有極大的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)Siglent數(shù)字示波器具有不同等級(jí)的輝度選擇,對(duì)于顯示信號(hào)細(xì)節(jié)更加方便直觀。
八、如何捕捉并重現(xiàn)稍縱即失的瞬時(shí)信號(hào)?
要捕獲瞬時(shí)信號(hào)可參照如下設(shè)置:觸發(fā)類(lèi)型選擇邊沿,觸發(fā)方式設(shè)置成單次方式,信號(hào)置為上升觸發(fā),并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值。另外Siglent示波器配備了EasyZoom窗口擴(kuò)展技術(shù),就是說(shuō),可在觀察信號(hào)全局的同時(shí),對(duì)局部細(xì)節(jié)進(jìn)行放大觀察。
九、選擇什么型號(hào)的示波器可有效提高設(shè)計(jì)效率?
示波器發(fā)展到現(xiàn)今,數(shù)據(jù)分析、處理得到了很大的提高。使用示波已不僅僅是在調(diào)試中觀察波形,更重要的是能很好的在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在、分析計(jì)算器件參數(shù),幫助大家優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。選擇什么樣的示波器最適合要結(jié)合你所要觀察分析的信號(hào)決定。Siglent高性能示波器提供25M----300M帶寬,以及500MSa/s---2GSa/s的采樣率,滿足你不同的需求。
十、示波器使用中探頭應(yīng)該注意些什么?
示波器的使用中探頭一般往往被大家忽略,無(wú)源探頭由于測(cè)量范圍寬,價(jià)格便宜,同時(shí)可以滿足大多的測(cè)量要求,因而得到廣泛的使用,無(wú)源探頭探頭的選擇應(yīng)該與所用示波器的帶寬一致。更換探頭,探頭交換通道的時(shí)候,必須進(jìn)行探頭補(bǔ)償調(diào)整,達(dá)到與輸入通道的匹配。調(diào)校探頭補(bǔ)償最簡(jiǎn)單直觀的是使用探頭波形來(lái)進(jìn)行。
十一、什么是示波器的實(shí)時(shí)采樣率?
實(shí)時(shí)采樣是指對(duì)波形進(jìn)行等時(shí)間間隔取樣,按照取樣先后的次序進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換并存入存儲(chǔ)器中,實(shí)時(shí)取樣是最明顯和最直觀的取樣方式,這類(lèi)取樣只需要簡(jiǎn)單地在時(shí)間上分布取樣點(diǎn),所有的取樣點(diǎn)是響應(yīng)示波器的一次觸發(fā)而獲得的。Siglent高性能示波器提供500MSa/s---2GSa/s的實(shí)時(shí)采樣率。
十二、什么是示波器的等效時(shí)間采樣?
等效時(shí)間采樣指的是示波器把多次采集(多次觸發(fā))采集到的波形拼湊成一個(gè)波形,每次采樣速率可能很慢,兩次采集觸發(fā)點(diǎn)有一定的偏移,最后形成的兩個(gè)點(diǎn)間的最小采樣間隔的倒數(shù)稱(chēng)為等效采樣速率。
其指標(biāo)可以達(dá)到很高,如1ps。Siglent高性能示波器等效采樣都高達(dá)50Sa/s
十三、在示波器上看波形時(shí),用外觸發(fā)和自觸發(fā)來(lái)看有何區(qū)別?
示波器的通常觸發(fā)是邊沿觸發(fā),其觸發(fā)條件有2個(gè),觸發(fā)電平和觸發(fā)邊沿;即:信號(hào)的上升沿(或者下降沿)達(dá)到某一特定電平(觸發(fā)電平)時(shí),示波器觸發(fā)。
示波器只有在信號(hào)自觸發(fā)有問(wèn)題的時(shí)候才會(huì)使用外觸發(fā),沒(méi)有哪一個(gè)更好的問(wèn)題。另外,信號(hào)比較復(fù)雜,有很多滿足觸發(fā)條件的點(diǎn),無(wú)法每次在同一位置觸發(fā),從而得到穩(wěn)定的顯示。這時(shí)就需要使用外觸發(fā)。SiglentADS1000示波器提供提供標(biāo)準(zhǔn)