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如何利用示波器輔助你的設計 示波器技術(shù)指標

時間:2020-07-29    來源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
Q1:TDS3032B的帶寬是300MHz,采樣頻率為2.5G/s,采樣頻率為帶寬的8倍。請問帶寬和采樣頻率之間有何固定關(guān)系嗎?我們也有一款其它廠家的示波器,帶寬100MHz、采樣頻率只有200MHz。為什么兩個示波器的帶寬采樣頻率比相差這么大?

A1:帶寬是示波器較為重要的指標,因為在數(shù)字示波器中有ADC,它的采樣率理論上需要滿足Nyquist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(gòu)算法等。泰克示波器采用先進的波形重構(gòu)算法,被測信號的每個周期只需要2.5個點就能夠重構(gòu)波形。也有的示波器采用線性插值算法,可能就需要10個點。一般采樣率是帶寬的4-5倍就可以比較準確地再現(xiàn)波形。

泰克的TDS3000B系列是“實時采樣”示波器,即,它的單次帶寬(捕獲單次信號的能力)=重復帶寬,您所說的另一種示波器的單次帶寬顯然不到100MHz,您可以看一下它的指標。

Q2: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?因為帶寬已經(jīng)固定了。除非需要捕捉毛刺。

A2: 帶寬是限制被測信號高頻分量被捕獲的基本條件。使用泰克的示波器每個被測信號周期只需2.5個點就能夠最大限度的重構(gòu)波形。其它一些示波器需要大于4個樣點/周期,即100MHZ帶寬示波器單次采集至少需要400MS/s的采樣率,有些示波器甚至需要10個點(線性內(nèi)插技術(shù))才能保證采集信號有意義。

Q3:現(xiàn)在有用數(shù)字的放大器嗎?普及率高嗎?

A3:現(xiàn)在常說的數(shù)字放大器我們一般稱之Class D放大器,它建立在PWM和delta-sigma調(diào)制技術(shù)之上,它在一些對效率要求高,但對THD要求較低的應用中得到大量使用,如用低音放大器,手機設計中的Speaker放大器。

Q4:關(guān)于毛刺測量,以前請教過相關(guān)的技術(shù)人員,得到的答復是,示波器所能捕捉的最小毛刺就是示波器的采樣速率。是否所有的示波器都遵循這一規(guī)律?此時示波器的前置濾波器不會對它有影響嗎?

A4:不能斷言所有的示波器都是這樣。比如,有些示波器達到1GS/s,帶寬只有60MHz,顯然,1ns的毛刺不可能捕捉到。其實捕捉毛刺的能力除了帶寬,采樣率,還取決于波形捕獲率,即每秒能夠捕捉的波形數(shù)量,詳情請參見泰克關(guān)于DPO的應用文章。

Q5:示波器接地線后,導致MOSFET炸掉,是何原因?

A5:為保證測試中的人身安全以及獲得良好的測量效果,一般示波器的所有探頭的地線都與機殼連接在一起,并連接到示波器電源線的地線。因此,您在電源中測量MOSFET管波形的時候,如果其中任何一個點都不是地,就會產(chǎn)生問題。

剪斷地線可以防止對MOSFET管測試中的短路問題,但是也會帶來一些其它的測試問題,比如示波器機殼帶電,示波器機殼分布參數(shù)對測量信號造成影響等。解決的辦法是使用差分探頭,比如泰克的P5205,可以測量所謂的2個測試點都不是地的差分信號。

Q6:我測量的I/Q信號是基頻, 我測量的目的是想對比區(qū)分好的手機和壞的手機.但我測量時不能看到任何信號.是不是示波器設置有問題?

A6:IQ信號:您的測試點會不會是高阻?是否信號幅度非常小?即使泰克示波器也只能做到1mV/格。加上10:1的探頭,相當于10mV/格。一般測量IQ信號可以使用TDS3000B的XY顯示功能,或者如果你有時鐘,使用XYZ顯示的功能。還有問題的話,請直接和我聯(lián)系,我會安排泰克的工程師與您共同探討解決這個問題。

Q7:我們公司之前用TDS744,TDS745等示波器是使用的是無源探頭(如P6139A,帶寬500M)。在購買了有源探頭(P6237)之后,從測試波形來看(特別是測高頻信號時),兩者的測試結(jié)果差異較大。從探頭參數(shù)得知,有源探頭的輸入電容<1pF,而無源探頭則為10pF左右。這樣看來應該是有源探頭的測試結(jié)果更能反映信號真實的情況。請問既然無源探頭對高頻信號衰減很大,那其500M的帶寬有什么意義呢? 我們在測試信號時,如何根據(jù)測試情況來選擇使用有源或無源探頭?

A7:您的P6139A探頭加上泰克的500MHz示波器典型帶寬值還是可以達到500MHz,但是正如您所說,其輸入電容不同,這一電容將產(chǎn)生對于待測信號的負載效應,造成信號振鈴,形狀發(fā)生改變,因此這個時候使用有源探頭時能反映信號的真實情況。實際上,使用探頭不光要考慮帶寬,所有這些因素我們在測量高頻信號的時候都要考慮:帶寬/上升時間、動態(tài)范圍、負載效應、接地效應、共振效應。

尤其P6139A時您還要考慮地線的影響,探頭上的接地線也會帶來振鈴,測量高頻信號的時候應該盡量縮短地線的長度。

另外,您使用的P6247是有源差分探頭,共模的影響也可能是一個因素。

選擇無源探頭主要是因為其動態(tài)范圍大,比如P6139A可以測量從毫伏到幾百伏的信號,而P6247只能測量+-8.5V的信號。另外有源探頭價格也是一個因素。

詳情請參閱泰克《探頭ABC》以及《數(shù)字信號完整性測試》

Q8:在示波器上看波形時,用外觸發(fā)來看好還是自觸發(fā)好,兩者有何區(qū)別?

A8: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。而這種問題通??赡苁?,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。這時需要使用外觸發(fā)。

Q9:我發(fā)現(xiàn)一個比較奇怪的問題,為什么看似很普通的一個示波器探頭往往會賣得很貴呢? 請教專家,決定示波器探頭價格的主要因素是什么呢? 一般的示波器探頭的使用壽命有多長時間?需不需要定期的標定?

A9:示波器的探頭有非常多的種類,不同的性能,比如高壓,差分,有源高速探頭等等,泰克就有差不多近百種不同的探頭,價格也從幾百人民幣到接近一萬美元。價格的主要決定因素當然是帶寬和功能。探頭是示波器接觸電路的部分,好的探頭可以提供測試需要的保真度。為做到這一點,即使無源探頭,內(nèi)部也必須有非常多的無源器件補償電路(RC網(wǎng)絡)。示波器的探頭壽命不好說,看您使用環(huán)境和方法。標準對于探頭沒有明確的計量規(guī)定,但是對于無源探頭,至少在更換探頭,探頭交換通道的時候,必須進行探頭補償調(diào)整。所有有源探頭在使用前應該有至少20分鐘的預熱,有的有源探頭和電流探頭需要進行零點漂移調(diào)整。總之,能夠用好探頭才可以用好你的示波器,詳情請參見泰克《探頭ABC》,大家如果需要可以發(fā)Email給泰克索要。china.mktg@tektronix.com

Q10:我們目前在測量離板信號線的傳導騷擾時,發(fā)現(xiàn)在兩個特定頻點(一個是659K另一個是1.977K)上由兩個很大的噪聲信號。我們初步分析是由于板上的開關(guān)電源芯片引起的,但是對于如何使用示波器測量這樣的噪聲信號不是很清楚。請專家指點迷津!

A10:示波器可以測試噪聲信號有幾個考慮的因素:1. 被測信號的幅度,是否為小信號,示波器配合探頭可以測試uA級的信號;2. 被測信號的頻率;3. 探頭的連接方式不當會產(chǎn)生噪聲,影響測試結(jié)果。

Q11:如何用TDS3052B測量載波頻率為幾十K,調(diào)制波頻率為電源頻率的已調(diào)波的最大值?

A11:您的工頻輸入可能為低頻的50Hz/60Hz,同時載波為幾十K,一個工頻周期為20ms左右,如果示波器需要觀測20ms信號,即示波器的duration采集窗口至少為2ms/div ×10格,同時根據(jù)幾十k的載波信號,確定示波器的采樣率。最后可以估算出需要的采集內(nèi)存長度,判斷是否能夠滿足測試要求。 【導讀】的使用說明 一、通過對損壞電流探頭的故障分析,發(fā)現(xiàn)容易損壞的探頭部位大致有: 1.與電流放大器連接的電路板; 2.電流探頭的磁環(huán)壞; 3.電



    的使用說明

    一、通過對損壞電流探頭的故障分析,發(fā)現(xiàn)容易損壞的探頭部位大致有:

    1.與電流放大器連接的電路板;

    2.電流探頭的磁環(huán)壞;

    3.電流探頭的磁環(huán)線圈;

    4.電流探頭的滑動夾子的外觀損壞;

    5.電纜線斷路。

    二、電流探頭損壞的原因,預防損壞的方法及使用說明上述五個部分損壞的原因可歸納如下:

    1.電流放大器開電后,插拔電流探頭而引起的電路板損壞。

    預防損壞的方法——切記不要帶電插拔電流探頭

    2.磁環(huán)是易碎的材料,掉地或使用時用力過猛都容易使它破損。有損傷/損壞的磁環(huán)會造成測試不準或不能再測出電流。

    預防損壞及使用的方法:——使用時避免掉地或用力過猛

    3.磁環(huán)線圈比較細,過流會導致線圈燒毀。

    預防損壞的方法——使用時避免負載過流

    4.電流夾子不對齊,裂痕都會使測試不準或無法測出電流。注意,推動夾子過程要小心。

    預防損壞的方法——使用時電流夾子要對齊。注意,并在推動夾子過程時要小心

    5.電纜線被太使勁拉、扭等會容易損壞

    預防損壞的方法——使用時電纜線不要太使勁拉、扭等。

    上述所提供的操作方法,應該說比較簡單,稍加注意,就能做到,但往往操作人員在緊張和忙碌的工作中容易疏忽。這里只是再次提請用戶注意。





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如何判斷示波器的采樣率是否足夠?

  要了解示波器選擇的采樣率是否足夠,首先要先了解采樣過程。采樣是將連續(xù)模擬信號轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號的過程,采樣率就是離散數(shù)字信號的采樣時間間隔。采樣最基本的遵循是奈奎斯特定理。示波器的采樣率反映的是示波器能夠捕獲被測信號細節(jié)的分辨程度。采樣率越高,單位時間內(nèi)對被測波形捕獲的點數(shù)就越多,最后顯示的波形就越接近真實被測信號?! 「鶕?jù)以上理論,就能清楚的知道,選擇示波器的采樣率,要明確知道我們所要關(guān)注的被測信號的細節(jié)達到什么程度,并且結(jié)合帶寬(信號上升時間)來判斷選取示波器的采樣率。一般情況下,采樣率是帶寬的4~5倍就能比較準確的顯示波形。某位安捷倫員工提供的資料是:對高斯頻響示波器,其采樣率應該是帶寬的4倍或以上,對最大平坦度頻響示波器,其采樣率應該是帶寬的2.5倍或以上。  另外,并不一定是采樣率越高,測量精度越高。這是因為采樣率較高的情況下,要做到采樣等間距不是件容易的事情,在有些情況下,情況正好相反。

標簽: 示波器
示波器 如何判斷示波器的采樣率是否足夠?_示波器

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