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示波器使用
本文介紹示波器的使用方法。示波器種類、型號很多,功能也不同。數字電路實驗中使用較多的是20MHz或者40MHz的雙蹤示波器。這些示波器用法大同小異。本節(jié)不針對某一型號的示波器,只是從概念上介紹示波器在數字電路實驗中的常用功能。
2.1 熒光屏
熒光屏是示波管的顯示部分。屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線,指示出信號波形的電壓和時間之間的關系。水平方向指示時間,垂直方向指示電壓。水平方向分為10格,垂直方向分為8格,每格又分為5份。垂直方向標有0%,10%,90%,100%等標志,水平方向標有10%,90%標志,供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數使用。根據被測信號在屏幕上占的格數乘以適當的比例常數(V/DIV,TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。
2.2 示波管和電源系統
1.電源(Power)
示波器主電源開關。當此開關按下時,電源指示燈亮,表示電源接通。
2.輝度(Intensity)
旋轉此旋鈕能改變光點和掃描線的亮度。觀察低頻信號時可小些,高頻信號時大些。一般不應太亮,以保護熒光屏。
3.聚焦(Focus)
聚焦旋鈕調節(jié)電子束截面大小,將掃描線聚焦成最清晰狀態(tài)。
4.標尺亮度(Illuminance)
此旋鈕調節(jié)熒光屏后面的照明燈亮度。正常室內光線下,照明燈暗一些好。室內光線不足的環(huán)境中,可適當調亮照明燈。
2.3 垂直偏轉因數和水平偏轉因數
1.垂直偏轉因數選擇(VOLTS/DIV)和微調
在單位輸入信號作用下,光點在屏幕上偏移的距離稱為偏移靈敏度,這一定義對X軸和Y軸都適用。靈敏度的倒數稱為偏轉因數。垂直靈敏度的單位是為cm/V,cm/mV或者DIV/mV,DIV/V,垂直偏轉因數的單位是V/cm,mV/cm或者V/DIV,mV/DIV。實際上因習慣用法和測量電壓讀數的方便,有時也把偏轉因數當靈敏度。
蹤示波器中每個通道各有一個垂直偏轉因數選擇波段開關。一般按1,2,5方式從 5mV/DIV到5V/DIV分為10檔。波段開關指示的值代表熒光屏上垂直方向一格的電壓值。例如波段開關置于1V/DIV檔時,如果屏幕上信號光點移動一格,則代表輸入信號電壓變化1V。
每個波段開關上往往還有一個小旋鈕,微調每檔垂直偏轉因數。將它沿順時針方向旋到底,處于“校準”位置,此時垂直偏轉因數值與波段開關所指示的值一致。逆時針旋轉此旋鈕,能夠微調垂直偏轉因數。垂直偏轉因數微調后,會造成與波段開關的指示值不一致,這點應引起注意。許多示波器具有垂直擴展功能,當微調旋鈕被拉出時,垂直靈敏度擴大若干倍(偏轉因數縮小若干倍)。例如,如果波段開關指示的偏轉因數是1V/DIV,采用×5擴展狀態(tài)時,垂直偏轉因數是0.2V/DIV。
在做數字電路實驗時,在屏幕上被測信號的垂直移動距離與+5V信號的垂直移動距離之比常被用于判斷被測信號的電壓值。
2.時基選擇(TIME/DIV)和微調
時基選擇和微調的使用方法與垂直偏轉因數選擇和微調類似。時基選擇也通過一個波段開關實現,按1、2、5方式把時基分為若干檔。波段開關的指示值代表光點在水平方向移動一個格的時間值。例如在1μS/DIV檔,光點在屏上移動一格代表時間值1μS。
“微調”旋鈕用于時基校準和微調。沿順時針方向旋到底處于校準位置時,屏幕上顯示的時基值與波段開關所示的標稱值一致。逆時針旋轉旋鈕,則對時基微調。旋鈕拔出后處于掃描擴展狀態(tài)。通常為×10擴展,即水平靈敏度擴大10倍,時基縮小到1/10。例如在2μS/DIV檔,掃描擴展狀態(tài)下熒光屏上水平一格代表的時間值等于2μS×(1/10)=0.2μS。
TDS實驗臺上有10MHz、1MHz、500kHz、100kHz的時鐘信號,由石英晶體振蕩器和分頻器產生,準確度很高,可用來校準示波器的時基。
示波器的標準信號源CAL,專門用于校準示波器的時基和垂直偏轉因數。例如COS5041型示波器標準信號源提供一個VP-P=2V,f=1kHz的方波信號。
示波器前面板上的位移(Position)旋鈕調節(jié)信號波形在熒光屏上的位置。旋轉水平位移旋鈕(標有水平雙向箭頭)左右移動信號波形,旋轉垂直位移旋鈕(標有垂直雙向箭頭)上下移動信號波形。
2.4 輸入通道和輸入耦合選擇
1.輸入通道選擇
輸入通道至少有三種選擇方式:通道1(CH1)、通道2(CH2)、雙通道(DUAL)。選擇通道1時,示波器僅顯示通道1的信號。選擇通道2時,示波器僅顯示通道2的信號。選擇雙通道時,示波器同時顯示通道1信號和通道2信號。測試信號時,首先要將示波器的地與被測電路的地連接在一起。根據輸入通道的選擇,將示波器探頭插到相應通道插座上,示波器探頭上的地與被測電路的地連接在一起,示波器探頭接觸被測點。示波器探頭上有一雙位開關。此開關撥到“×1”位置時,被測信號無衰減送到示波器,從熒光屏上讀出的電壓值是信號的實際電壓值。此開關撥到“×10"位置時,被測信號衰減為1/10,然后送往示波器,從熒光屏上讀出的電壓值乘以10才是信號的實際電壓值。
2.輸入耦合方式
輸入耦合方式有三種選擇:交流(AC)、地(GND)、直流(DC)。當選擇“地”時,掃描線顯示出“示波器地”在熒光屏上的位置。直流耦合用于測定信號直流絕對值和觀測極低頻信號。交流耦合用于觀測交流和含有直流成分的交流信號。在數字電路實驗中,一般選擇“直流”方式,以便觀測信號的絕對電壓值。
2.5 觸發(fā)
第一節(jié)指出,被測信號從Y軸輸入后,一部分送到示波管的Y軸偏轉板上,驅動光點在熒光屏上按比例沿垂直方向移動;另一部分分流到x軸偏轉系統產生觸發(fā)脈沖,觸發(fā)掃描發(fā)生器,產生重復的鋸齒波電壓加到示波管的X偏轉板上,使光點沿水平方向移動,兩者合一,光點在熒光屏上描繪出的圖形就是被測信號圖形。由此可知,正確的觸發(fā)方式直接影響到示波器的有效操作。為了在熒光屏上得到穩(wěn)定的、清晰的信號波形,掌握基本的觸發(fā)功能及其操作方法是十分重要的。
1.觸發(fā)源(Source)選擇
要使屏幕上顯示穩(wěn)定的波形,則需將被測信號本身或者與被測信號有一定時間關系的觸發(fā)信號加到觸發(fā)電路。觸發(fā)源選擇確定觸發(fā)信號由何處供給。通常有三種觸發(fā)源:內觸發(fā)(INT)、電源觸發(fā)(LINE)、外觸發(fā)EXT)。
內觸發(fā)使用被測信號作為觸發(fā)信號,是經常使用的一種觸發(fā)方式。由于觸發(fā)信號本身是被測信號的一部分,在屏幕上可以顯示出非常穩(wěn)定的波形。雙蹤示波器中通道1或者通道2都可以選作觸發(fā)信號。
電源觸發(fā)使用交流電源頻率信號作為觸發(fā)信號。這種方法在測量與交流電源頻率有關的信號時是有效的。特別在測量音頻電路、閘流管的低電平交流噪音時更為有效。
外觸發(fā)使用外加信號作為觸發(fā)信號,外加信號從外觸發(fā)輸入端輸入。外觸發(fā)信號與被測信號間應具有周期性的關系。由于被測信號沒有用作觸發(fā)信號,所以何時開始掃描與被測信號無關。
正確選擇觸發(fā)信號對波形顯示的穩(wěn)定、清晰有很大關系。例如在數字電路的測量中,對一個簡單的周期信號而言,選擇內觸發(fā)可能好一些,而對于一個具有復雜周期的信號,且存在一個與它有周期關系的信號時,選用外觸發(fā)可能更好。
2.觸發(fā)耦合(Coupling)方式選擇
觸發(fā)信號到觸發(fā)電路的耦合方式有多種,目的是為了觸發(fā)信號的穩(wěn)定、可靠。這里介紹常用的幾種。
AC耦合又稱電容耦合。它只允許用觸發(fā)信號的交流分量觸發(fā),觸發(fā)信號的直流分量被隔斷。通常在不考慮DC分量時使用這種耦合方式,以形成穩(wěn)定觸發(fā)。但是如果觸發(fā)信號的頻率小于10Hz,會造成觸發(fā)困難。
直流耦合(DC)不隔斷觸發(fā)信號的直流分量。當觸發(fā)信號的頻率較低或者觸發(fā)信號的占空比很大時,使用直流耦合較好。
低頻抑制(LFR)觸發(fā)時觸發(fā)信號經過高通濾波器加到觸發(fā)電路,觸發(fā)信號的低頻成分被抑制;高頻抑制(HFR)觸發(fā)時,觸發(fā)信號通過低通濾波器加到觸發(fā)電路,觸發(fā)信號的高頻成分被抑制。此外還有用于電視維修的電視同步(TV)觸發(fā)。這些觸發(fā)耦合方式各有自己的適用范圍,需在使用中去體會。
3.觸發(fā)電平(Level)和觸發(fā)極性(Slope)
觸發(fā)電平調節(jié)又叫同步調節(jié),它使得掃描與被測信號同步。電平調節(jié)旋鈕調節(jié)觸發(fā)信號的觸發(fā)電平。一旦觸發(fā)信號超過由旋鈕設定的觸發(fā)電平時,掃描即被觸發(fā)。順時針旋轉旋鈕,觸發(fā)電平上升;逆時針旋轉旋鈕,觸發(fā)電平下降。當電平旋鈕調到電平鎖定位置時,觸發(fā)電平自動保持在觸發(fā)信號的幅度之內,不需要電平調節(jié)就能產生一個穩(wěn)定的觸發(fā)。當信號波形復雜,用電平旋鈕不能穩(wěn)定觸發(fā)時,用釋抑(Hold Off)旋鈕調節(jié)波形的釋抑時間(掃描暫停時間),能使掃描與波形穩(wěn)定同步。
極性開關用來選擇觸發(fā)信號的極性。撥在“+”位置上時,在信號增加的方向上,當觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產生觸發(fā)。撥在“-”位置上時,在信號減少的方向上,當觸發(fā)信號超過觸發(fā)電平時就產生觸發(fā)。觸發(fā)極性和觸發(fā)電平共同決定觸發(fā)信號的觸發(fā)點。
2.6 掃描方式(SweepMode)
掃描有自動(Auto)、常態(tài)(Norm)和單次(Single)三種掃描方式。
自動:當無觸發(fā)信號輸入,或者觸發(fā)信號頻率低于50Hz時,掃描為自激方式。
常態(tài):當無觸發(fā)信號輸入時,掃描處于準備狀態(tài),沒有掃描線。觸發(fā)信號到來后,觸發(fā)掃描。
單次:單次按鈕類似復位開關。單次掃描方式下,按單次按鈕時掃描電路復位,此時準備好(Ready)燈亮。觸發(fā)信號到來后產生一次掃描。單次掃描結束后,準備燈滅。單次掃描用于觀測非周期信號或者單次瞬變信號,往往需要對波形拍照。
上面扼要介紹了示波器的基本功能及操作。示波器還有一些更復雜的功能,如延遲掃描、觸發(fā)延遲、X-Y工作方式等,這里就不介紹了。示波器入門操作是容易的,真正熟練則要在應用中掌握。值得指出的是,示波器雖然功能較多,但許多情況下用其他儀器、儀表更好。例如,在數字電路實驗中,判斷一個脈寬較窄的單脈沖是否發(fā)生時,用邏輯筆就簡單的多;測量單脈沖脈寬時,用邏輯分析儀更好一些。
示波器是一種圖形顯示設備,它描繪電信號的波形曲線。這一簡單的波形能夠說明信號的許多特性:信號的時間和電壓值、振蕩信號的頻率、信號所代表電路中“變化部分”信號的特定部分相對于其它部分的發(fā)生頻率、是否存在故障部件使信號產生失真、信號的直流成份(DC)和交流成份(AC)、信號的噪聲值和噪聲隨時間變化的情況、比較多個波形信號等。
1、示波器的發(fā)展過程
初期主要為模擬示波器
廿世紀四十年代是電子示波器興起的時代,雷達和電視的開發(fā)需要性能良好的波形觀察工具,泰克成功開發(fā)帶寬10MHz的同步示波器,這是近代示波器的基礎。五十年代半導體和電子計算機的問世,促進電子示波器的帶寬達到100MHz。六十年代美國、日本、英國、法國在電子示波器開發(fā)方面各有不同的貢獻,出現帶寬6GHz的取樣示波器、帶寬4GHz的行波示波管、1GHz的存儲示波管;便攜式、插件式示波器成為系列產品。七十年代模擬式電子示波器達到高峰,行譜系列非常完整,帶寬1GHz的多功能插件式示波器標志著當時科學技術的高水平,為測試數字電路又增添邏輯示波器和數字波形記錄器。模擬示波器從此沒有更大的進展,開始讓位于數字示波器,英國和法國甚至退出示波器市場,技術以美國領先,中低檔產品由日本生產。
模擬示波器要提高帶寬,需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進。數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能,對示波管和掃描電路沒有特殊要求。加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理,以及多種觸發(fā)和預前觸發(fā)能力。廿世紀八十年代數字示波器異軍突起,成果累累,大有全面取代模擬示波器之勢,模擬示波器逐漸從前臺退到后臺。
但是在發(fā)展初期模擬示波器的某些特點,卻是數字示波器所不具備的:
○ 操作簡單:全部操作都在面板上可以找到,波形反應及時,數字示波器往往要較長處理時間。
○ 垂直分辨率高:連續(xù)而且無限級,數字示波器分辨率一般只有8位至10位。
○ 數據更新快:每秒捕捉幾十萬個波形,數字示波器每秒捕捉幾十個波形。
○ 實時帶寬和實時顯示:連續(xù)波形與單次波形的帶寬相同,數字示波器的帶寬與取樣率密切相關,取樣率不高時需借助內插計算,容易出現混淆波形。
簡而言之,模擬示波器為工程技術人員提供眼見為實的波形,在規(guī)定的帶寬內可非常放心進行測試。人類五官中眼睛視覺神經十分靈敏,屏幕波形瞬間反映至大腦作出判斷,細微變化都可感知。因此,剛開始模擬示波器深受使用者的歡迎。
中期數字示波器獨領風騷
八十年代的數字示波器處在轉型階段,還有不少地方要改進,美國的TEK公司和HP公司都對數字示波器的發(fā)展作出貢獻。它們后來停產模擬示波器,并且只生產性能好的數字示波器。進入九十年代,數字示波器除了提高帶寬到1GHz以上,更重要的是它的全面性能超越模擬示波器。出現所謂數字示波器模擬化的現象,換句話說,盡量吸收模擬示波器的優(yōu)點,使數字示波器更好用。
數字示波器首先在取樣率上提高,從最初取樣率等于兩倍帶寬,提高至五倍甚至十倍,相應對正弦波取樣引入的失真也從100%降低至3%甚至1%。帶寬1GHz的取樣率就是5GHz/s,甚至10GHz/s。
其次,提高數字示波器的更新率,達到模擬示波器相同水平,最高可達每秒40萬個波形,使觀察偶發(fā)信號和捕捉毛刺脈沖的能力大為增強。
再次,采用多處理器加快信號處理能力,從多重菜單的煩瑣測量參數調節(jié),改進為簡單的旋鈕調節(jié),甚至完全自動測量,使用上與模擬示波器同樣方便。
最后,數字示波器與模擬示波器一樣具有屏幕的余輝方式顯示,賦于波形的三維狀態(tài),即顯示出信號的幅值、時間以及幅值在時間上的分布。具有這種功能的數字示波器稱為數字熒光示波器或數字余輝示波器即數模兼合。
數字示波器要有模擬功能
模擬示波器用陰極射線管顯示波形,示波管的帶寬與模擬示波器的相同,亦即示波管內電子運動速度與信號頻率成正比,信號頻率越高電子速度越快,示波管屏幕的亮度與電子束的速度成反比,低頻波形的亮度高,高頻波形的亮度低。利用熒光屏幕的亮度或灰度容易獲得信號的第三維信息,如用屏幕垂直軸表示幅度,水平軸表示時間,則屏幕亮度可表示信號幅度隨時間分布的變化。這種與時間有關的熒光余輝(灰度定標)效應對觀察混合波形和偶發(fā)波形十分有效,模擬存儲示波器就是這種專用示波器的代表產品,最高的性能達到800MHz帶寬,可記錄到1ns左右的快速瞬變偶發(fā)事件.
數字示波器缺少余輝顯示功能,因為它是數字處理,只有兩個狀態(tài),非高即低,原則上波形也是“有”和“無”兩個顯示。為達到模擬示波器那樣的多層次亮度變化,必須采用專用圖象處理芯片,例如TEK公司采用DPX型處理器芯片,具有數據采集、圖象處理和存儲等多項功能,DPX芯片由130萬個晶體管組成,采用0.65μm的CMOS工藝,并行流水結構,取樣率高。它既是數據采集芯片,同時也是光柵掃描器,模擬示波管屏幕熒光體的發(fā)光特性,用16級亮度分級,將波形存儲在500×200像素的LCD單色或彩色顯示屏上,每1/30秒更新一次。由于模擬存儲示波器只能依靠照相底片記錄波形,對數據保存并不方便,而數字熒光示波器是數字處理的顯示,數據記錄、處理、保存都十分方便。例如用紅色表示出現幾率最高的波形,蘭色表示出現幾率最低的波形,達到一目了然。由于數字示波器已經達到4GHz以上帶寬的水平,配合熒光顯示特性,總的性能優(yōu)于模擬存儲示波器。
數字熒光示波器
數字熒光示波器(DPO)為示波器系列增加了一種新的類型,能實時顯示、存貯和分析復雜信號的三維信號信息:幅度、時間和整個時間的幅度分布。
DSO采用串行處理的體系結構捕獲、顯示和分析信號;相對而言,DPO為完成這些功能采用的是并行體系結構,如圖一、二所示。并行結構和基于ASIC硬件的處理技術,使數字熒光示波器能夠捕捉到當今復雜的動態(tài)信號中的全部細節(jié)和異常情況,并以人類的眼睛的接受速度顯示出來。
普通數字示波器要觀察偶發(fā)事件需要使用長時間記錄,然后作信號處理,這種辦法會漏掉非周期性出現的信號和不能顯示出信號的動態(tài)特性。數字熒光示波器能夠顯示復雜波形中的微細差別,以及出現的頻繁程度。例如觀察電視信號,既有行掃描、幀掃描、視頻信號和伴音信號,還要記錄電視信號中的異?,F象,對于專業(yè)人員和維修人員都是同樣重要的。
例.TEK公司的TDS3000系列數字熒光示波器提供多種測試模塊,可以從前面板右上角插入六種模塊。例如觸發(fā)模塊可作邏輯狀態(tài)、邏輯圖形觸發(fā),以及脈沖參數(上升、下降沿、寬度、周期等);電視模塊專用于多種制式的(NTSC、PAL和SECAM)波形記錄;快速傅里葉變換(FFT)模塊可快速顯示信號的頻率成分和頻譜分布,既可分析脈沖響應,亦可分析諧波分布,并且識別和定位噪聲和干擾來源。還有高級分析模塊和極限測試模塊。
TDS3000系列示波器是便攜式的,重量不到7磅,可由電池供電,特別適于現場使用。
圖一:數字存儲示波器(DSO)串行結構
圖二:數字熒光示波器(DPO)并行結構
2、如何選擇示波器
自從示波器問世以來,它一直是最重要、最常用的電子測試工具之一 ;由于電子技術的發(fā)展,示波器的能力也在不斷提升,其性能與價格也五花八門,市場參差不齊,本文從多方面闡述您如何選擇示波器。
了解您的信號?
您要知道您用示波器觀察什么?既您要捕捉并觀察的信號其典型性能是什么?您的信號是否有復雜的特性?您的信號是重復信號還是單次信號?您要測量的信號過渡過程帶寬,或者上升時間是多大?您打算用何種信號特性來觸發(fā)短脈沖、脈沖寬度、窄脈沖等?您打算同時顯示多少信號?
模擬還是數字?
參見前面的《示波器發(fā)展》??傊?,傳統的觀點認為模擬示波器具有熟悉的面板控制,價格低廉,因而總覺得模擬示波器“使用方便”。但是隨著A/D轉換器速度逐年提高和價格不斷降低,以及數字示波器不斷增加的測量能力和實際上不受限制的各種功能,數字示波器已獨領風騷。
帶寬如何?
帶寬一般定義為正弦輸入信號幅度衰減到-3dB時的頻率,即70.7%,帶寬決定示波器對信號的基本測量能力。隨著信號頻率的增加,示波器對信號的準確顯示能力將下降,如果沒有足夠的帶寬,示波器將無法分辨高頻變化。幅度將出現失真,邊緣將會消失,細節(jié)數據將被丟失。如果沒有足夠的帶寬,得到的關于信號的所有特性,響鈴和振鳴等都毫無意義。
一個決定您所需要的示波器帶寬有效的經驗法則是“5倍準則”;即將您要測量的信號最高頻率分量乘以5。這將會使您在測量中獲得高于2%的精度。
在某些應用場合,您不知道你的感興趣的信號帶寬,但是您知道它的最快上升時間,大多數字示波器的頻率響應用下面的公式來計算關聯帶寬和儀器的上升時間:Bw=0.35/信號的最快上升時間。
帶寬有兩種類型:重復(或等效時間)帶寬和實時(或單次)帶寬。重復帶寬只適用于重復的信號,顯示來自于多次信號采集期間的采樣。實時帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的最高頻率,且當捕捉的事件不是經常出現時要求相當苛刻。實時帶寬與采樣速率聯系在一起。
由于更寬的帶寬往往意味著更高的價格,因此應對照你的預算來評定通常要觀察信號的頻率成分。
采樣速率怎樣?
定義為每秒采樣次數(S/s),指數字示波器對信號采樣的頻率。示波器的采樣速率越快,所顯示的波形的分辨率和清晰度就高,重要信息和事件丟失的概率就越小。
如果需要觀測較長時間范圍內的慢變信號,則最小采樣速率就變得較為重要。為了在顯示的波形記錄中保持固定的波形數,需要調整水平控制按鈕,而所顯示的采樣速率也將隨著水平調節(jié)按鈕的調節(jié)而變化。
如何計算采樣速率?計算方法取決于所測量的波形的類型,以及示波器所采用的信號重建方式。
為了準確地再現信號并避免混淆,奈奎斯定理規(guī)定:信號的采樣速率必須不小于其最高頻率成分的兩倍。然而,這個定理的前提是基于無限長時間和連續(xù)的信號。由于沒有示波器可以提供無限時間的記錄長度,而且,從定義上看,低頻干擾是不連續(xù)的,所以采用兩倍于最高頻率成分的采樣速率通常是不夠的。
實際上,信號的準確再現取決于其采樣速率和信號采樣點間隙所采用的插值法。一些示波器會為操作者提供以下選擇:測量正弦信號的正弦插值法,以及測量矩形波、脈沖和其他信號類型的線性插值法。
有一個在比較取樣速率和信號帶寬時很有用的經驗法則:如果您正在觀察的示波器有內插(通過篩選以便在取樣點間重新生成),則(取樣速率/信號帶寬)的比值至少應為4∶1。無正弦內插時,則應采取10∶1的比值。
屏幕刷新率多快?
所有的示波器都會閃爍。也就是說,示波器每秒鐘以特定的次數捕獲信號,在這些測量點之間將不再進行測量。這就是波形捕獲速率,也稱屏幕刷新率,表示為波形數每秒(wfms/s)。采樣速率表示的是示波器在一個波形或周期內,采樣輸入信號的頻率; 波形捕獲速率則是指示波器采集波形的速度。波形捕獲速率取決于示波器的類型和性能級別,且有著很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會提供更多的重要信號特性,并能極大地增加示波器快速捕獲瞬時的異常情況,如抖動、矮脈沖、低頻干擾和瞬時誤差的概率。
數字存儲示波器(DSO)使用串行處理結構每秒鐘可以捕獲10到5000個波形。DPO數字熒光示波器采用并行處理結構,可以提供更高的波形捕獲速率,有的高達每秒數百萬個波形,大大提高了捕獲間歇和難以捕捉事件的可能性,并能讓您更快地發(fā)現信號存在的問題。
存儲深度是多少?
存儲深度是示波器所能存儲的采樣點多少的量度。如果您需要不間斷的捕捉一個脈沖串,則要求示波器有足夠的存儲器以便捕捉整個事件。將所要捕捉的時間長度除以精確重現信號所須的取樣速度,可以計算出所要求的存儲深度,也稱記錄長度。
在正確位置上捕捉信號的有效觸發(fā),通??梢詼p小示波器實際需要的存儲量。
存儲深度與取樣速度密切相關。您所需要的存儲深度取決于要測量的總時間跨度和所要求的時間分辨率。
現代的示波器允許用戶選擇記錄長度,以便對一些操作中的細節(jié)進行優(yōu)化。分析一個十分穩(wěn)定的正弦信號,只需要500點的記錄長度;但如果要解析一個復雜的數字數據流,則需要有一百萬個點或更多點的記錄長度。
要求何種觸發(fā)?
示波器的觸發(fā)能使信號在正確的位置點同步水平掃描,決定著信號特性是否清晰。觸發(fā)控制按鈕可以穩(wěn)定重復的波形并捕獲單次波形。
大多數通用示波器的用戶只采用邊沿觸發(fā)方式,您可能發(fā)現擁有其它觸發(fā)能力在某些應用是有益的。特別是對新設計產品的故障查尋。先進的觸發(fā)方式可將所關心的事件分離出來,從而最有效地利用取樣速度和存儲深度。
現今有很多示波器,具有先進的觸發(fā)能力:您能根據由幅度定義的脈沖(如短脈沖),由時間限定的脈沖(脈沖寬度、窄脈沖、轉換率、建立/保持時間)和由邏輯狀態(tài)或圖形描述的脈沖(邏輯觸發(fā))進行觸發(fā)。擴展和常規(guī)的觸發(fā)功能組合也幫助顯示視頻和其它難以捕捉的信號,如此先進的觸發(fā)能力,在設置測試過程時提供了很大程度的靈活性,而且能大大地簡化工作。
有多少通道?
您需要的通道數取決于您的應用。對于通常的經濟型故障查尋應用來說,需要的是雙通道示波器。然而,如果要求觀察若干個模擬信號的相互關系,將需要一臺4通道示波器。許多工作于模擬與數字兩種信號的系統的工程師也考慮采用4通道示波器。還有一種較新的選擇,即所謂混合信號示波器,它將邏輯分析儀的通道計數及觸發(fā)能力與示波器的較高分辨率綜合到具有時間相關顯示的單一儀器之中。
您能發(fā)現這些難以捉摸的異常現象嗎?
三個主要因素影響著示波器顯示日常測試與調試中所遇到的未知和復雜信號的能力:屏幕更新速率、波形捕獲方式、和觸發(fā)能力。波形捕獲模式有以下幾種:采樣模式、峰值檢測模式、高分辨率模式、包絡模式、平均值模式等??傊滤俾式o您關于示波器對信號和控制的變化反應有多快的概念,而峰值檢測有助于在較慢的信號中捕捉快速信號的峰值。最好的辦法是看看示波器對您的信號處理情況,觀察一下更新速率和峰值檢測的反應,以確信這些功能并未因其它方面缺乏靈活性而受到損害。
示波器的指標精度如何?
示波器的指標有很多:如垂直靈敏度、掃描速度、增益精度、時間基準、垂直分辨率、保修期等。
確定所需要的分析功能?
數字示波器的最大優(yōu)點是它們能得到的數據進行測量,且按一下按鈕即可實現各種分析功能。雖然可利用的功能因廠家和型號而異,但它們一般包括諸如頻率、上升時間、脈沖寬度等等的測量。某些數字示波器還提供快速傅里葉變換(FFT)功能。
探頭和附件如何?
容易忘記的一點是,當安上探頭時,它就成為電路的一部分了。結果它將造成電阻性、電容性和電感性負載,使示波器呈現出與被測對象不同的測量結果。因此,針對不同應用應備有適當的探針,然后選擇其中一種,使負載效應最小,使信號得到最精確的復現。由于SMT元件的發(fā)展,連接更因難。
您能不費力地使用這臺示波器嗎?
很顯然,如果您不能訪問各種功能,或者要花很多時間去學習它們,那么您的示波器將價值不大。
示波器的數據管理和連接性怎樣?
對測量結果的分析是非常重要的。將信息和測量結果在高速通信網絡中便捷地保存和共享也變得日益重要。
示波器的互聯性提供對結果的高級分析能力并簡化結果的存檔和共享。一些示波器通過標準的接口(GPIB、RS-232、USB、以太網)和網絡通信模式提供一系列的功能和控制方式。
示波器是否可具有擴展性?
示波器應該能夠不斷地適應需求的變化。一些示波器可以隨機擴展:
○ 增加通道的內存以分析更長的記錄長度
○ 增加面對具體應用的測量功能
○ 有一整套兼容的探頭和模塊,加強示波器的能力
○ 同通用第三方的Windows兼容的分析軟件協同工作
○ 增加附件,如電池組和機架固定件等。
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