中心議題:
- 示波器在使用中需要注意的問題
本文介紹示波器在使用過程中需要注意的十九個問題,包括示波器指標中的帶寬、采樣速率、等效時間采樣的理解,及示波器波形的分析等問題,對工程師正確使用示波器非常有幫助。
一、 請問帶寬和采樣頻率之間有什么固定關系?
采樣率理論上需要滿足農效香采樣定律,即被測信號的最高頻率信號的每個周期理論上至少需要采2個點,否則會造成混疊。但是在實際上還取決于很多其它的因素,比如波形的重構算法等,Siglent系列示波器采用先進的波形重構算法,同時配備有插值算法,精確重構波形。一般來說采樣率是帶寬的4-5倍就可以比較準確地再現波形。
二、 示波器指標中的帶寬如何理解?
帶寬是示波器的基本指標,和放大器帶寬的定義一樣,是所謂的-3dB點,即,在示波器的輸入加正弦波,幅度衰減為實際幅度的70.7%時的頻率點稱為帶寬。也就是說,使用100MHz帶寬的示波器測量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,我們在選擇示波器的時候,為達到一定的測量精度,應該選擇信號最高頻率5倍的帶寬。Siglent的ADS1000CE示波器提供300MHz帶寬、2GSa/a的實時采樣率,領先國內同行水平。
三、 在帶寬一定的條件下,采樣頻率太大是否也沒有太大的意義?
帶寬是限制被測信號高頻分量被捕獲的基本條件。由于Siglent示波器采用先進的波形重構算法,并配備有插值算法顯示,同時提供最低500MS/s的實時采樣率,保證對觸發(fā)信號的完美捕獲并真實量化,最終能對采集信號的精確重現。
四、 影響示波器工作速度的因素有哪些?
簡單地來說示波器的原理都差不多,前端是數據采集系統,后端是計算機處理。影響示波器速度主要有兩方面,一是從前端數采到后端處理的數據傳輸,一般都是用總線傳輸,另一個是后端的處理方式。Siglent示波器采用成熟的高速硬件架構,配合DSP數字處理能有效解決這些瓶頸,大大提升示波器的性能。
五、 在使用示波器時如何消除毛刺?
如果毛刺是信號本身固有的,而且想用邊沿觸發(fā)同步該信號(如正弦信號),可以用高頻抑制觸發(fā)方式,通??赏皆撔盘?。如果信號本身有毛刺,但想讓示波器慮除該毛刺,不顯示毛刺,通常很難做到??梢栽囍褂孟拗茙挼姆椒?,但不小心可能也會把信號本身慮掉一部分信息。
六、 在選擇示波器時,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?
取決于被測對象,在帶寬滿足的前提下,希望最小采樣間隔(采樣率的倒數)能夠捕捉到您需要的信號細節(jié)。業(yè)界也有些關于采樣速率經驗公式,但基本上都是針對示波器帶寬得出的,實際應用中,最好不用示波器測帶寬頻率的信號。若你在選型,對正弦波,選擇示波器帶寬是被測正弦信號頻率的3倍以上,采樣率是帶寬的4到5倍,實際上是信號的12到15倍,若是其它波形,要保證采樣率足以捕獲信號細節(jié)。若你正在使用示波器,可透過以下方法驗證采樣率是否夠用:將波形停下來,放大波形,若發(fā)現波形有變化(如某些幅值),采樣率就不夠,否則無是滿足測量精度的。也可用點顯示來分析,采樣率是否夠用。專業(yè)的Siglent系列示波器很好地解決了帶寬與采樣率的問題。
七、 模擬跟數字示波器在觀察波形的細部時,那個更有優(yōu)勢?
早期我們使用的模擬示波器垂直精度一般都是+/-3%,而數字示波器的垂直精度高達+/-1%,這點來說數字示波器要具有極大的優(yōu)勢。同時Siglent數字示波器具有不同等級的輝度選擇,對于顯示信號細節(jié)更加方便直觀。
八、 如何捕捉并重現稍縱即失的瞬時信號?
要捕獲瞬時信號可參照如下設置:觸發(fā)類型選擇邊沿,觸發(fā)方式設置成單次方式,信號置為上升觸發(fā),并將觸發(fā)電平調到適當值。另外Siglent示波器配備了EasyZoom窗口擴展技術,就是說,可在觀察信號全局的同時,對局部細節(jié)進行放大觀察。
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九、 選擇什么型號的示波器可有效提高設計效率?
示波器發(fā)展到現今,數據分析、處理得到了很大的提高。使用示波已不僅僅是在調試中觀察波形,更重要的是能很好的在設計中發(fā)現問題所在、分析計算器件參數,幫助大家優(yōu)化設計方案。選擇什么樣的示波器最適合要結合你所要觀察分析的信號決定。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,無源探頭由于測量范圍寬,價格便宜,同時可以滿足大多的測量要求,因而得到廣泛的使用,無源探頭探頭的選擇應該與所用示波器的帶寬一致。更換探頭,探頭交換通道的時候,必須進行探頭補償調整,達到與輸入通道的匹配。調校探頭補償最簡單直觀的是使用探頭波形來進行。
十一、什么是示波器的實時采樣率?
實時采樣是指對波形進行等時間間隔取樣,按照取樣先后的次序進行A/D轉換并存入存儲器中,實時取樣是最明顯和最直觀的取樣方式,這類取樣只需要簡單地在時間上分布取樣點,所有的取樣點是響應示波器的一次觸發(fā)而獲得的。Siglent高性能示波器提供500MSa/s---2GSa/s的實時采樣率。
十二、什么是示波器的等效時間采樣?
等效時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波形,每次采樣速率可能很慢,兩次采集觸發(fā)點有一定的偏移,最后形成的兩個點間的最小采樣間隔的倒數稱為等效采樣速率。其指標可以達到很高,如1ps。Siglent高性能示波器等效采樣都高達50Sa/s
十三、在示波器上看波形時,用外觸發(fā)和自觸發(fā)來看有何區(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,觸發(fā)電平和觸發(fā)邊沿;即:信號的上升沿(或者下降沿)達到某一特定電平(觸發(fā)電平)時,示波器觸發(fā)。示波器只有在信號自觸發(fā)有問題的時候才會使用外觸發(fā),沒有哪一個更好的問題。另外,信號比較復雜,有很多滿足觸發(fā)條件的點,無法每次在同一位置觸發(fā),從而得到穩(wěn)定的顯示。這時就需要使用外觸發(fā)。Siglent ADS1000示波器提供提供標準的雙通道+一個外觸發(fā)通道
十四、測量系統的總帶寬如何獲得?
數字信號的測量時,信號的上升時間決定系統的總帶寬,測量系統的總帶寬=0.35/上升時間
十五、測量中如何應用觸發(fā)釋抑?有何作用?
觸發(fā)釋抑的含義是暫時將示波器的觸發(fā)電路封閉一段時間(即釋抑時間),在這段時間內,即使有滿足觸發(fā)條件的信號波形點示波器也不會觸發(fā),示波器的觸發(fā)部分的作用就是穩(wěn)定的顯示波形,觸發(fā)釋抑也是為了穩(wěn)定顯示波形而設置的功能。主要針對大周期重復而在大周期內有很多滿足觸發(fā)條件的不重復的波形點而專門設置的。Siglent示波器提供100ns---1.5s的超長觸發(fā)釋抑時間。
十六、示波器正常,但是用示波器觀察被測信號時,波形雜亂無章,該如果解決?
導致這樣的原因是:被測信號的接地端與示波器地線沒有共地。通常是利用示波器的自檢信號來檢查探頭和示波器是否正常,若示波器和探頭均正常,則是被測波形不正常。在測量幅度很小信號的時候,可把探頭的接地線拔掉(此時接地線相當于天線,對小信號產生干擾),采用Siglent示波器配備的近地線連接地進行測試,同時為了很好消除噪聲引起的誤觸發(fā),“獲取方式”可選擇“平均”。
十七、示波器正常,能看到到掃描線,但是觀察被測信號卻沒有信號波形產生?
三個原因導致:1、從通道1輸入信號,但是不小心打開的卻是通道2;
2、信號耦合方式(AC-GND-DC)選擇接地位置上。
3、確認信號已經產生且正常輸入示波器BNC接口
十八、如何測量直流電壓?
首先需要設置耦合方式為直流,根據大概的范圍調節(jié)垂直檔位到一個合適的值,然后比較偏移線跟通道標志的位移。Siglent系列示波器采用國內唯一能識別直流的算法,自動識別并測試直流電壓信號。使用中按”AUTO”自動測量即可完成測試結果。
十九、為什么波形存儲已經存儲了設置,還要存儲設置有什么用?
首先,兩者最主要的區(qū)別是波形存儲占據的存儲空間要比設置存儲空間要大的多,因此以存儲器的空間和成本考慮,就需將兩者分別保存。其次,兩者的調出上也存在差別。波形調出示波器處于STOP狀態(tài),設置調出時不改變保存的運行狀態(tài),可方便直接觀測波形。