测量工具----示波器

叁歲伎倆 2023-09-27 08:43 59阅读 0赞

## 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：  
![在这里插入图片描述][ad8b608adbd6464c8d6d448ca5bea79b.png_pic_center]

## 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`

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>BWscope</th> 
   <th>Measurement Error</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1*BWsignal</td> 
   <td>20%</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1.3*BWsignal</td> 
   <td>10%</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>1.9*BWsignal</td> 
   <td>3%</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 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`和`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：  
    ![在这里插入图片描述][0a4426de9e5b4e17977001c3b2d955c8.png_pic_center]
 *  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**

**分享决定高度，学习拉开差距**

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