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示波器知識(shí)百問(wèn)十六 示波器是如何工作的

時(shí)間:2020-08-05    來(lái)源:儀多多儀器網(wǎng)    作者:儀多多商城     
83. 在高頻端,如何判斷示波器探頭本身的阻抗對(duì)信號(hào)的影響? 

答:示波器的探頭都有特定的指標(biāo),可以參照探頭的等效阻抗-頻率圖確定探頭在頻率點(diǎn)的等效阻抗。關(guān)于探頭,泰克有專門的文章叫做《探頭ABC》。 

84. 為什么用泰克示波器測(cè)試30MHz時(shí)鐘的波形振鈴要比安杰侖的大的多(示波器探頭是250MHz的)? 

答:測(cè)量狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí),只需采用示波器的自動(dòng)觸發(fā)方式,將電壓和電流的波形設(shè)置為比較理想的顯示方式。如果使用TDS5000,還可調(diào)節(jié)resolution旋鈕將采樣率調(diào)至合適檔位(一般為信號(hào)頻率的10倍左右)。然后利用PWR2軟件對(duì)被測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。對(duì)于MOSFET我們選擇Vds和Ids作為被測(cè)信號(hào)IGBT選擇Vce和Ice作為被測(cè)信號(hào)。 

當(dāng)用數(shù)字示波器測(cè)試開關(guān)電源時(shí), 可否預(yù)先設(shè)置限制參數(shù)(如測(cè)試時(shí)間,每次采樣數(shù))如何用泰克示波器實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)電源狀態(tài)變換的測(cè)試。 連接方式(可舉例),示波器按鍵的設(shè)置,必要的注意事項(xiàng)。 

85. 在設(shè)計(jì)軟開關(guān)PWM變換器時(shí)(如PWM半橋開關(guān)變換器),怎樣用示波器觀察MOSFET Vt/It 軌跡? 

答:首先示波器要有通道間的時(shí)延校正功能,這樣進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)才能保證基本的準(zhǔn)確性。使用高壓差分電壓探頭及電流探頭測(cè)量。TEK推出的功率測(cè)試方案中就可以動(dòng)態(tài)的觀察MOSFET的整個(gè)工作過(guò)程。 

86. 輸出電容和輸出電感的選擇應(yīng)該根據(jù)負(fù)載的供電需求確定,那對(duì)于L和C值都應(yīng)該按照datasheet上的確定的公式套用嗎?如果按照公式推算出來(lái)的值在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了問(wèn)題,那么我們應(yīng)該根據(jù)什么來(lái)更換呢? 

答:不同拓樸的輸出扼流圈及輸出濾波電容的計(jì)算公式是不同的,應(yīng)該按自己所選的電路結(jié)構(gòu)選擇合適的計(jì)算公式。輸出電容的大小主要由輸出紋波電壓要抑制為幾毫伏決定。這就要計(jì)算出ESR,然后可按廠家提供的DATASHEET選擇。但選電容時(shí)還要考慮負(fù)載的變化、電流變化范圍、輸出電感感量等等,因?yàn)樗鼈儠?huì)使電容特性改變。 

87. 目前,HID疝氣燈已經(jīng)廣泛用在一些高檔轎車大燈上,但在HID燈安定器的高壓電路設(shè)計(jì)中,發(fā)現(xiàn)由于高壓回收速度不夠快,造成有時(shí)點(diǎn)燈不暢。如何解決? 

答:HID疝氣燈一般都有一個(gè)二次擊穿的過(guò)程,然后大燈趨于穩(wěn)定的工作狀態(tài);首先要對(duì)二次擊穿進(jìn)行有效的控制方可保證其穩(wěn)定工作,量測(cè)二次擊穿只需使用TDS5000的長(zhǎng)記錄長(zhǎng)度,進(jìn)行單次觸發(fā)捕獲其波形,然后分別測(cè)量一次擊穿和二次擊穿的峰值電壓以及其脈沖寬度,再測(cè)量?jī)纱螕舸┟}沖間的時(shí)間即可,根據(jù)實(shí)際狀況看看以上參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。 

88. 如果使用探頭和虛擬儀器,可以在PC機(jī)上顯示出波形。同時(shí),各種各樣的計(jì)算都可以輕松實(shí)現(xiàn)。TEK5000系列和虛擬儀器有何本質(zhì)區(qū)別? 

答:DS5000雖然是一臺(tái)基于Windows 2000的示波器,但實(shí)際上它是分成兩個(gè)重要部分的,首先他具有一個(gè)真正意義上的示波器采集和處理的部分,這部分的數(shù)據(jù)處理是通過(guò)示波器本身的一個(gè)專業(yè)處理器進(jìn)行的,而Windows2000的計(jì)算機(jī)平臺(tái)只是對(duì)示波器采集下來(lái)的數(shù)據(jù)(內(nèi)部通過(guò)PCI總線通訊)進(jìn)行一些后臺(tái)分析計(jì)算處理,這部分與示波器本身的顯示并無(wú)聯(lián)系。 

而所謂的虛擬儀器(大多為PC插卡式的),它通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡(一般速度很慢)將外界的信號(hào)采入計(jì)算機(jī)內(nèi)部,通過(guò)計(jì)算機(jī)自身的CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,它是一種廉價(jià)的解決方案,它的致命弱點(diǎn)是沒(méi)有任何溯源性(它受計(jì)算機(jī)主機(jī)的影響太大,不同主機(jī)導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果有較大的誤差),我們知道測(cè)試儀器的一致性是決定測(cè)試結(jié)果成敗的關(guān)鍵。 
示波器的觸發(fā)模式有哪些?

  對(duì)于數(shù)字示波器來(lái)說(shuō),整機(jī)都是在觸路的控制下工作的。觸發(fā)電路決定了示波器什么時(shí)候采集信號(hào),什么時(shí)候停下來(lái)顯示波形。而觸發(fā)模式就是指示波器在觸發(fā)條件滿足前和觸發(fā)條件滿足后的工作狀態(tài)。示波器常用的觸發(fā)模式有以下幾種:

  1、自動(dòng)觸發(fā):

  這是絕大多數(shù)示波器的缺省觸發(fā)模式。在自動(dòng)觸發(fā)模式下,示波器會(huì)優(yōu)先檢測(cè)設(shè)定好的觸發(fā)條件是否滿足。如果觸發(fā)條件滿足,示波器就按當(dāng)前的觸發(fā)條件進(jìn)行觸發(fā);如果觸發(fā)條件不滿足且持續(xù)超過(guò)一定時(shí)間(一般是幾十ms),示波器內(nèi)部會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)并捕獲波形顯示。如果示波器發(fā)生了自動(dòng)觸發(fā),這時(shí)捕獲到的波形可能是不滿足觸發(fā)條件的,但是這避免了用戶由于觸發(fā)條件設(shè)置錯(cuò)誤而完全看不到信號(hào)波形的情況,用戶可以根據(jù)示波器自動(dòng)觸發(fā)捕獲到的波形進(jìn)一步改變或優(yōu)化觸發(fā)條件的設(shè)置。自動(dòng)觸發(fā)模式可以適用于絕大多數(shù)的測(cè)試場(chǎng)合,但是也有一定的制約條件。如果用戶感興趣的信號(hào)跳變或設(shè)置的觸發(fā)條件發(fā)生的頻率很低,比如1秒鐘才會(huì)發(fā)生一次,這時(shí)如果示波器工作在自動(dòng)觸發(fā)模式下,可能會(huì)由于來(lái)不及等待到滿足觸發(fā)條件的信號(hào)示波器就自動(dòng)觸發(fā)了,從而造成捕獲的信號(hào)不是期望的信號(hào)的情況。在自動(dòng)觸發(fā)模式下,無(wú)論是滿足條件的觸發(fā)還是示波器自動(dòng)產(chǎn)生的觸發(fā),一旦觸發(fā)后示波器就會(huì)把捕獲的波形處理顯示,然后再等待下一個(gè)觸發(fā)的到來(lái),因此無(wú)論觸發(fā)條件是否滿足,示波器上的波形都是“動(dòng)”起來(lái)的。

  2、正常觸發(fā):

  如果用戶要捕獲的信號(hào)出現(xiàn)間隔較長(zhǎng),而且觸發(fā)條件設(shè)置無(wú)誤,就可以把示波器設(shè)置為正常觸發(fā)模式。在正常觸發(fā)模式下,示波器會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)定好的觸發(fā)條件觸發(fā)。如果觸發(fā)條件不滿足,示波器會(huì)一直等待滿足觸發(fā)條件的信號(hào)到來(lái),而不會(huì)自動(dòng)進(jìn)行觸發(fā)。在正常觸發(fā)模式下,也是一旦觸發(fā)后示波器就會(huì)把捕獲的波形處理顯示,然后再等待下一個(gè)觸發(fā)的到來(lái)。因此如果持續(xù)有觸發(fā)條件的波形到來(lái),示波器上的波形就是“動(dòng)”起來(lái)的;單如果滿足觸發(fā)信號(hào)的波形一直沒(méi)有到來(lái),示波器上的波形是不動(dòng)也沒(méi)有更新的,

  3、單次觸發(fā):

  在正常觸發(fā)條件下,當(dāng)有新的滿足觸發(fā)條件的波形到來(lái)時(shí),會(huì)把前面的波形更新掉,而有時(shí)需要捕獲一些單次或瞬態(tài)的情況(比如要捕獲系統(tǒng)上電時(shí)的波形、開關(guān)打開瞬間的波形、時(shí)鐘剛起振時(shí)的波形等),我們關(guān)心的是第一個(gè)滿足觸發(fā)條件的信號(hào)的波形,這時(shí)就可以把示波器設(shè)置成單次觸發(fā)模式。在單次觸發(fā)模式下,一旦觸發(fā)條件滿足,示波器就把捕獲的波形處理顯示,并且不再進(jìn)行后續(xù)的觸發(fā)和采集。

  數(shù)字示波器雖然有比較大的死區(qū)時(shí)間,但是由于采用數(shù)字技術(shù),所以可以設(shè)置非常豐富的觸發(fā)條件。如果使用者能夠大概估計(jì)出可能要捕獲的信號(hào)特征,就可以根據(jù)信號(hào)特征去設(shè)置相應(yīng)的觸發(fā)條件進(jìn)行捕獲??梢哉f(shuō),是否能夠根據(jù)信號(hào)特征設(shè)置觸發(fā)條件去捕獲信號(hào)反映了使用者操作示波器的的熟練程度。下面章節(jié)我們就具體介紹示波器里常用的觸發(fā)條件的含義,以及如何設(shè)置觸發(fā)條件去捕獲信號(hào)。

標(biāo)簽: 示波器
示波器標(biāo)簽: 示波器的觸發(fā)模式有哪些?_示波器組合標(biāo)題:
示波器帶寬選擇方法

  示波器是測(cè)量電源紋波和電源噪聲的必備工具,但在實(shí)際的測(cè)量中,如何選擇合適的帶寬呢,下面就給大家說(shuō)說(shuō)。

  帶寬是示波器的較為重要的一個(gè)指標(biāo),理論上來(lái)說(shuō),只要帶寬覆蓋被測(cè)信號(hào)能量的99.9%,測(cè)量的誤差可以小于3%,即是合適的帶寬。因此,業(yè)界也存在著多個(gè)帶寬選擇法則,例如:5倍法則、三倍正弦波頻率、 1.8倍法則 、1/3法則。針對(duì)不同的測(cè)量信號(hào)和測(cè)量要求適用不同的法則。  根據(jù)上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系,似乎可以得出結(jié)論,帶寬越高,測(cè)量的誤差越小?! 〉珜?shí)際上,具體的應(yīng)用中并非如此。因?yàn)?,示波器畢竟不是一個(gè)理想的儀器,測(cè)量系統(tǒng)本身有噪聲。這些噪聲包括放大器的噪聲, ADC的噪聲,有源探頭的噪聲,探頭地線感應(yīng)的空間輻射噪聲及地環(huán)路耦合的傳導(dǎo)噪聲從信噪比的角度理解,只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)的能量 遠(yuǎn)大于示波器測(cè)量系統(tǒng)本身帶來(lái)的噪聲能量的 時(shí)候即信噪比足夠大的時(shí)候,選擇的帶寬才是 合適的?! ‰娫醇y波測(cè)量的帶寬選擇取決于電源開關(guān)管的上升時(shí)間,測(cè)量紋波的帶寬等于測(cè)量開關(guān)管的帶寬 。一般功率小的電源開關(guān)頻率可以達(dá)到1MHz甚至更大,對(duì)應(yīng)的開關(guān)管的上升時(shí)間越小。功率大的電源開關(guān)管開關(guān)頻率小,只有100KHz甚至更小,上升時(shí)間大。但是多數(shù)開關(guān)管MOSFET上升時(shí)間達(dá)100ns。即使開關(guān)管上升時(shí)間只有30ns,1/3的上升時(shí)間也有10ns,而100MHz的示波器的上升時(shí)間只有3.5ns。因此,用100MHz帶寬示波器測(cè)量開關(guān)電源的開關(guān)管是足夠的。事實(shí)上,很少有開關(guān)管上升時(shí)間只有30ns的,限制帶寬到20MHz就足夠了。這也是很多人所說(shuō)的“在測(cè)量電源紋波時(shí)需要將示波器帶寬限制為20MHz”的道理。

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