示波器的常見(jiàn)問(wèn)題
1.對(duì)一個(gè)已設(shè)計(jì)完成的產(chǎn)品,,如何用示波器經(jīng)行檢測(cè)分析其可靠性,?
答:示波器早已成為檢測(cè)電子線路最有效的工具之一,,通過(guò)觀察線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓電流波形可以直觀地檢查線路工作是否正常,驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否恰當(dāng),。這對(duì)提高可靠性極有幫助,。當(dāng)然對(duì)波形的正確分析判斷有賴(lài)于工程師自身的經(jīng)驗(yàn)。
2.決定示波器探頭價(jià)格的主要因素是什么,?
答:示波器的探頭有非常多的種類(lèi),,不同的性能,比如高壓,,差分,,有源高速探頭等等,價(jià)格也從幾百人民幣到接近一萬(wàn)美元,。價(jià)格的主要決定因素當(dāng)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(cè)試需要的保真度,。為做到這一點(diǎn),,即使無(wú)源探頭,內(nèi)部也必須有非常多的無(wú)源器件補(bǔ)償電路RC網(wǎng)絡(luò),。
3.一般的示波器探頭的使用壽命有多長(zhǎng)時(shí)間,?探頭需不需要定期的標(biāo)定?
答:示波器的探頭壽命不好說(shuō),,取決于使用環(huán)境和方法,。
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于探頭沒(méi)有明確的計(jì)量規(guī)定,但是對(duì)于無(wú)源探頭,至少在更換探頭,,探頭交換通道的時(shí)候,,必須進(jìn)行探頭補(bǔ)償調(diào)整。所有有源探頭在使用前應(yīng)該有至少20分鐘的預(yù)熱,,有的有源探頭和電流探頭需要進(jìn)行零點(diǎn)漂移調(diào)整,。
4.什么是示波器的實(shí)時(shí)采樣率?
答:實(shí)時(shí)采樣率是指示波器一次采集一次觸發(fā)采樣間隔的倒數(shù),。據(jù)了解,,目前業(yè)界的最高水平是四個(gè)通道同時(shí)使用。
5.什么是示波器的等效時(shí)間采樣,?
答:等效時(shí)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(gè)波形,,每次采樣速率可能很慢,兩次采集觸發(fā)點(diǎn)有一定的偏移,,最后形成的兩個(gè)點(diǎn)間的最小采樣間隔的倒數(shù)稱(chēng)為等效采樣速率。其指標(biāo)可以達(dá)到很高,,如1ps,。
6.什么是功率因數(shù)?如何如何測(cè)量,?
答:功率因數(shù):在直流電路里,,電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里,,電壓乘電流是視在功率,,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù),,以COSΦ表示,,其實(shí)最簡(jiǎn)單的測(cè)量方式就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差,得出的結(jié)果就是功率因數(shù),。
7.如何表達(dá)和測(cè)試功率密度,?
答:功率密度就是單位體積里的功率,一般電源里用W/in3,。
8.有無(wú)辦法利用示波器測(cè)出高頻變壓器或電感磁芯的工作情況,?
答:TEK推出的功率測(cè)試方案里就有一項(xiàng)功能——B-H曲線的分析,它能反應(yīng)磁芯的工作狀態(tài),,還能測(cè)出動(dòng)態(tài)電感值,,并得出磁芯損耗。
9.開(kāi)關(guān)電源的噪聲有多種如布線不合理引起的交叉干擾,、電感漏磁,、二極管反向尖峰...等引起噪聲,如何用示波器鑒別?
答:TEK的TDS5000示波器上有頻域分析,、分析噪聲的頻率段就能分析出噪聲的種類(lèi),,才好用相應(yīng)的處理方法。示波器只能提供數(shù)據(jù)分析和波段形顯示,。
10.用示波器怎樣可以測(cè)試到開(kāi)頭電源的幅射,?
答:開(kāi)關(guān)電源存在幅射干擾,一般做法是設(shè)法探出干擾源,,然后再去屏蔽它,。用示波器可以傅立葉變換的功能分析其頻率成份構(gòu)成,根據(jù)頻率范圍,,從而判斷干擾的種類(lèi),。
11.在反激式電源設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中,經(jīng)常會(huì)因?yàn)樽儔浩髀└写?,而使變壓器的轉(zhuǎn)換效率降低,,繞制時(shí)采用初級(jí)中間夾繞次級(jí)的方式仍然不大理想。變壓器繞制有什么技巧嗎,?
答:將大功率的輸出繞組繞在里面,,盡量靠近原邊,加強(qiáng)偶合,。
12.有沒(méi)有能分析開(kāi)關(guān)損耗的示波器,?
答:泰克的電源測(cè)試系統(tǒng)即TDS5000系列數(shù)字熒光示波器加上TDSPWR2功率分析軟件就可以輕松的分析開(kāi)關(guān)損耗以及每周期的功率損耗甚至包括RDS ON。
13.示波器能否進(jìn)行傅立葉分解,?
答:現(xiàn)代數(shù)字示波器大多具有FFT功能,,其中上述系統(tǒng)甚至可以按EN61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電流諧波進(jìn)行預(yù)測(cè)試。
14.示波器能否進(jìn)行濾波處理,?如對(duì)PWM波進(jìn)行低通濾波,?
答:TDS5000可以進(jìn)行20MHz,150MHz低通濾波,,還可以進(jìn)行一種稱(chēng)之為高分辨率采集的數(shù)字低通濾波,,在此種模式中采樣點(diǎn)的垂直分辨率可從8bits提高到12bits,上述系統(tǒng)可以輸出像比如PWM這樣的信號(hào)按照脈寬變化的趨勢(shì)的類(lèi)似正弦波波形,。
15.使用數(shù)字示波器時(shí),,對(duì)B觸發(fā)和觸發(fā)電平的設(shè)置與被測(cè)信號(hào)有什么原則?
答:泰克的示波器支持A,B trigger功能,,簡(jiǎn)單說(shuō)就是可以雙事件序列觸發(fā),,當(dāng)選擇A-B seq時(shí),A事件作為主觸發(fā),,配合B事件捕獲復(fù)雜的波形,。觸發(fā)方法為A事件arm觸發(fā)系統(tǒng),當(dāng)定義的B事件出現(xiàn)時(shí)在B事件處觸發(fā)。具體詳細(xì)的觸發(fā)說(shuō)明,,請(qǐng)參考示波器的手冊(cè),。
16.如何用TDS3052B測(cè)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,?
答:工頻輸入可能為低頻的50Hz/60Hz,,同時(shí)載波為幾十K,一個(gè)工頻周期為20ms左右,,如果示波器需要觀測(cè)20ms信號(hào),,即示波器的duration采集窗口至少為2ms/div ×10格,
同時(shí)根據(jù)幾十k的載波信號(hào),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(zhǎng)度,,判斷是否能夠滿(mǎn)足測(cè)試要求。
17.使用一臺(tái)標(biāo)稱(chēng)100MHz的DSO示波器,,測(cè)量一個(gè)高頻開(kāi)關(guān)幅值400V,,f=50M,示波器如何描繪出它的波形和上升時(shí)間,?
答:① 示波器的帶寬是以正弦波幅度衰減-3dB點(diǎn)為帶寬定義的,。
② 數(shù)字示波器中對(duì)于波形和上升時(shí)間的描繪都是通過(guò)實(shí)時(shí)采樣電路和高速A/D變換器獲得波形數(shù)據(jù),再通過(guò)插值運(yùn)算得到的,。
③ 在泰克的示波器中,有實(shí)時(shí)的處理電路完成所謂的正弦內(nèi)插功能,,在信號(hào)采集電路部分完成,。當(dāng)然,很多示波器也是通過(guò)示波器的主處理器進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算完成的,,這個(gè)時(shí)候會(huì)花比較多的時(shí)間,。
④ 對(duì)于您測(cè)量的信號(hào),恐怕使用100MHz的示波器是無(wú)法進(jìn)行,。50MHz的方波,,理論上應(yīng)該使用450MHz以上的示波器才能將信號(hào)中最重要的9次以下諧波準(zhǔn)確重新,從而保證波形不失真,。更何況,,您恐怕還要考慮信號(hào)上升時(shí)間的問(wèn)題,理論上,,示波器的上升時(shí)間應(yīng)該比信號(hào)快5倍以上,。
⑤ 探頭也一樣,由于普通探頭在測(cè)量高壓的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生高頻失真的效應(yīng),,您應(yīng)該采用特別的差分探頭或者高壓探頭比如,,泰克的P5205,P5100進(jìn)行測(cè)量。
18.如何在模擬電路用好數(shù)字示波器,,比如測(cè)音頻放大器的小信號(hào),,電源的雜波等?
答:要注意的問(wèn)題有:
① 示波器的接地問(wèn)題,,示波器的機(jī)殼和探頭的參考地線都是連接地線的,,因此良好的接地是測(cè)量干擾的首要條件。
② 示波器參考地線引入的干擾問(wèn)題,,由于普通探頭通常都有一段接地線,,會(huì)與待測(cè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)類(lèi)似環(huán)形天線的干擾路徑,引入
比較大的干擾,,因此要盡量減少這一干擾,,可以采用的方法是將探頭帽拿掉,不使用探頭上引出的地線,,而直接使用探頭尖端和
探頭內(nèi)的地點(diǎn)接觸待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,。
③ 使用差分測(cè)量的方法,消除共模噪聲,。泰克提供一系列的差分探頭,,比如專(zhuān)門(mén)針對(duì)小信號(hào)的ADA400A可以測(cè)量到幾百微伏,用于高速
信號(hào)測(cè)量的P7350提供高達(dá)5GHz的帶寬
④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集(Hi-Res)的信號(hào)捕獲模式,,可以過(guò)濾信號(hào)上疊加的隨機(jī)噪聲,。
19.在測(cè)量離板信號(hào)線的傳導(dǎo)騷擾時(shí),發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)特定頻點(diǎn)(一個(gè)是659K另一個(gè)是1.977K)上由兩個(gè)很大的噪聲信號(hào),。初步分析是由于板上的開(kāi)關(guān)電源芯片引起的,,如何使用示波器測(cè)量這樣的噪聲信號(hào)?
答:示波器可以測(cè)試噪聲信號(hào)有幾個(gè)考慮的因素:
① 被測(cè)信號(hào)的幅度,,是否為小信號(hào),, 示波器配合探頭可以測(cè)試uA級(jí)的信號(hào)
② 被測(cè)信號(hào)的頻率。
③ 探頭的連接方式不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲,,影響測(cè)試結(jié)果,。
20.在用泰克的示波器時(shí),如何理解Holdoff這個(gè)參數(shù),?
答:Holdoff(觸發(fā)釋抑)的含義是暫時(shí)將示波器的觸發(fā)電路封閉一段時(shí)間(即釋抑時(shí)間),,在這段時(shí)間內(nèi),即使有滿(mǎn)足觸發(fā)條件的信號(hào)波形點(diǎn)示波器也不會(huì)觸發(fā),。在數(shù)字示波器中也會(huì)用百分比來(lái)表示,,意義是整個(gè)記錄長(zhǎng)度或者整個(gè)屏幕的百分比。
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(shè)置的功能,。主要針對(duì)大周期重復(fù)而在大周期內(nèi)有很多滿(mǎn)足觸發(fā)條件的不重復(fù)的波形點(diǎn)而專(zhuān)門(mén)設(shè)置的,。比如圖中所示,圖中紅色的點(diǎn)都可以滿(mǎn)足觸發(fā)條件,,如果不用釋抑功能,,觸發(fā)點(diǎn)將不固定,造成顯示不穩(wěn)定,,使用觸發(fā)釋抑后,,每次都在同一個(gè)點(diǎn)觸發(fā),因此可以穩(wěn)定顯示,。
此外,,對(duì)于調(diào)幅信號(hào)等也一樣要使用觸發(fā)釋抑。詳情請(qǐng)參見(jiàn)泰克文章《示波器XYZ》,。
21.關(guān)于holdoff,,所謂觸發(fā)與非觸發(fā),示波器對(duì)采集信號(hào)的處理有什么區(qū)別,?
答:對(duì)于數(shù)字示波器,,不論是否觸發(fā),示波器實(shí)際上都是在不斷地采集波形,,但是如果只有穩(wěn)定的觸發(fā)才能有穩(wěn)定的顯示,。也會(huì)出現(xiàn)這種狀況,示波器觸發(fā)電路的模式出于“自動(dòng)”模式,,即不論是否滿(mǎn)足觸發(fā)條件都進(jìn)行波形顯示,。如果使用“通常”Normal模式,,不滿(mǎn)足觸發(fā)條件就不會(huì)顯示波形,。
22.關(guān)于holdoff,如果在水平時(shí)間分辨率不變的前提下,,是否百分比設(shè)置越大(對(duì)應(yīng)信號(hào)顯示逐漸穩(wěn)定)那么就意味著信號(hào)的周期越長(zhǎng),?
答:是的,,百分比越大,,釋抑時(shí)間越長(zhǎng)。
23.如何使用示波器測(cè)量差分信號(hào),?
答:最好的方法是選用差分探頭,,這時(shí)測(cè)到的信號(hào)最為真實(shí)客觀;若沒(méi)有差分探頭,,可使用兩個(gè)差分探頭接到示波器的兩個(gè)通道上如Ch1, Ch2,,然后用數(shù)學(xué)運(yùn)算,得到ch1-ch2的波形并進(jìn)行分析,,這時(shí)盡量保持兩根探頭完全一樣,,示波器兩個(gè)通道的Vertical scale 每格多少伏設(shè)置一樣,,否則,誤差會(huì)較大,。
24.怎樣用示波器測(cè)量出USB總線上的差分信號(hào),?
答:USB 信號(hào)的測(cè)試分為2種情況:
第一種是需要進(jìn)行符合USB組織定義USB1.1/2.0總線的物理層測(cè)試規(guī)范,只有通過(guò)USB一致性測(cè)試后方可打上USB標(biāo)識(shí),。USB物理層一致性測(cè)試分為很多個(gè)測(cè)試項(xiàng)目,主要是考察USB信號(hào)的信號(hào)質(zhì)量如何,,象
Signal Quality Test
Droop & Drop Test
Inrush Current Test
HS Specific Tests
Chirp Test
Monotonic Test
Receiver sensitivity Test
Impedance Test TDR 等等。
第二種情況是僅觀測(cè)USB總線上的信號(hào),,可以選擇合適的差分探頭連接到D+, D-,,直接進(jìn)行USB信號(hào)的觀測(cè)。USB2.0信號(hào)速度比較快,,上升時(shí)間為幾百皮秒,,為了保證信號(hào)的包真度測(cè)試,需要選擇大于2GHz的示波器和差分探頭進(jìn)行測(cè)試,。
25.PCB板上的高速信號(hào)特征:XAUI接口3.125GBd串行差分信號(hào):60ps,,請(qǐng)問(wèn)需要多高帶寬的示波器才能精確測(cè)量?測(cè)量誤差可達(dá)多少,?
答:對(duì)XAUI接口3.125GBd 串行差分信號(hào),,聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)象InfiniBand 信號(hào),用正弦內(nèi)插的方式,,或類(lèi)似等效采樣的方式來(lái)采集,,但由于本身帶寬和觸發(fā)抖動(dòng)等因素,在其測(cè)量100ps ~ 130ps范圍內(nèi)的上升時(shí)間時(shí),,采用7GHz差分探頭可保證誤差<3%,,對(duì)于< 80ps的上升時(shí)間測(cè)量,其誤差會(huì)大于10%, 雖然這已經(jīng)是實(shí)時(shí)示波器中最好的方案,,單就上升時(shí)間測(cè)量而言,,最精確的方案是安捷倫的網(wǎng)絡(luò)分析儀需配上物理層分析軟件,因?yàn)槠鋷捒筛哌_(dá)50GHz,。
26.對(duì)時(shí)鐘的相位噪聲參數(shù)的要求很高的設(shè)計(jì),,需要考慮哪些關(guān)鍵性的問(wèn)題來(lái)降低相位噪聲?
答:在ADC,DAC的器件中衡量性能有很多項(xiàng)指標(biāo):象位數(shù),、轉(zhuǎn)換速度,、DC精度、開(kāi)關(guān)性能,、動(dòng)態(tài)性能(SNR, SINAD,IMD)等等,。
27.對(duì)時(shí)鐘的相位噪聲參數(shù)的要求很高的設(shè)計(jì),怎樣測(cè)量相位噪聲,?
答:從示波器的角度來(lái)看,,可以測(cè)試ADC,DAC的模擬和數(shù)字信號(hào)的幅度,,時(shí)間,轉(zhuǎn)換后的信號(hào)質(zhì)量,,轉(zhuǎn)換速度,,時(shí)鐘和數(shù)據(jù)的建立/保持時(shí)間等參數(shù),還可以通過(guò)TDS示波器中的高級(jí)運(yùn)算功能(頻譜分析功能)來(lái)定性測(cè)量SNR,SINAD等參數(shù),。
28.由于可能需要引入外界的時(shí)鐘,,這樣時(shí)鐘存在2選1的問(wèn)題,此時(shí)用什么方案才能使相位噪聲的惡化最???
答:首先要分析抖動(dòng)產(chǎn)生的來(lái)源,示波器來(lái)分析抖動(dòng)是一個(gè)很好的工具,,目前可以使用TDS5000B/6000B/7000B系列示波器配合抖動(dòng)分析軟件進(jìn)行徹底抖動(dòng)分析,,象確定抖動(dòng)Dj,隨機(jī)抖動(dòng)Rj,,Rj和Dj的分離,,最后通過(guò)分析造成抖動(dòng)的原因來(lái)消除抖動(dòng)。
29.在示波器上看波形時(shí),,用外觸發(fā)和自觸發(fā)來(lái)看有何區(qū)別,?
答:示波器的通常觸發(fā)是邊沿觸發(fā),其觸發(fā)條件有2個(gè),,觸發(fā)電平和觸發(fā)邊沿,;即:信號(hào)的上升沿(或者下降沿)達(dá)到某一特定電平(觸發(fā)電平)時(shí),示波器觸發(fā),。 示波器只有在信號(hào)自觸發(fā)有問(wèn)題的時(shí)候才會(huì)使用外觸發(fā),,沒(méi)有哪一個(gè)更好的問(wèn)題。而這種問(wèn)題通??赡苁?,信號(hào)比較復(fù)雜, 有很多滿(mǎn)足觸發(fā)條件的點(diǎn),,無(wú)法每次在同一位置觸發(fā),,從而得到穩(wěn)定的顯示。這時(shí)需要使用外觸發(fā),。舉例如下:
觀測(cè)上面的信號(hào),,由于ABCD各點(diǎn)都會(huì)觸發(fā),,示波器顯示波形將不能穩(wěn)定,。這時(shí)可以使用下面的信號(hào)作為觸發(fā)信號(hào),示波器將得到能夠全部周期的顯示,。
30.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(qǐng)問(wèn)帶寬和采樣頻率之間有什么固定關(guān)系,?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(gè)示波器的帶寬采樣頻率比相差這么大,?
答:帶寬是示波器最重要的指標(biāo),因?yàn)樵跀?shù)字示波器中有ADC,,它的采樣率理論上需要滿(mǎn)足Nyquist采樣定律,,即被測(cè)信號(hào)的最高頻率信號(hào)的每個(gè)周期理論上至少需要采2個(gè)點(diǎn),否則會(huì)造成混疊,。但是在實(shí)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(jìn)的波形重構(gòu)算法,,被測(cè)信號(hào)的每個(gè)周期只需要2.5個(gè)點(diǎn)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(gè)點(diǎn),。一般采樣率是帶寬的4-5倍就可以比較準(zhǔn)確地再現(xiàn)波形,。
泰克的TDS3000B系列是“實(shí)時(shí)采樣”示波器,即,,它的單次帶寬(捕獲單次信號(hào)的能力)=重復(fù)帶寬,,您所說(shuō)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(biāo),。
31.示波器指標(biāo)中的帶寬如何理解,?
答:帶寬是示波器的基本指標(biāo),和放大器帶寬的定義一樣,,是所謂的-3dB點(diǎn),,即,在示波器的輸入加正弦波,,幅度衰減為實(shí)際幅度的70.7%時(shí)的頻率點(diǎn)稱(chēng)為帶寬,。也就是說(shuō),使用100MHz帶寬的示波器測(cè)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?cè)谶x擇示波器的時(shí)候,為達(dá)到一定的測(cè)量精度,,應(yīng)該選擇信號(hào)最高頻率5倍的帶寬,。
32.測(cè)量系統(tǒng)的總帶寬如何獲得,?
答:測(cè)量系統(tǒng)的總帶寬=0.35/上升時(shí)間1GHz以下示波器。
33.在帶寬一定的條件下,,采樣頻率太大是否也沒(méi)有太大的意義,?
答:帶寬是限制被測(cè)信號(hào)高頻分量被捕獲的基本條件。使用泰克的示波器每個(gè)被測(cè)信號(hào)周期只需2.5個(gè)點(diǎn)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(gè)樣點(diǎn)/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(gè)點(diǎn)(線性?xún)?nèi)插技術(shù))才能保證采集信號(hào)有意義,。
34.所謂高斯響應(yīng)示波器和平坦響應(yīng)示波器各有何優(yōu)缺點(diǎn)和適合的領(lǐng)域,?
答:在示波器的規(guī)范中并沒(méi)有平坦相應(yīng)和高斯相應(yīng)的指標(biāo)。在示波器中會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的比較或探討,,可能有如下原因:
眾所周知,,示波器是時(shí)域的儀器,從泰克發(fā)明第一臺(tái)可觸發(fā)的模擬示波器以來(lái),,示波器的帶寬一直是最重要的指標(biāo),,它是指示波器內(nèi)部的前置放大器的模擬帶寬。但是,,示波器帶寬的定義卻是頻域的定義,,即正弦波幅度衰減到-3dB點(diǎn)時(shí)的頻率點(diǎn)。一個(gè)復(fù)雜高速信號(hào)含有豐富的頻譜分量,,如果需要精確測(cè)量信號(hào),,必須知道它們的每一個(gè)頻譜分量的幅度和相位,所以示波器的幅頻特性和相頻特性非常重要,。
從最近幾年的發(fā)展來(lái)看,,目前數(shù)字示波器的帶寬越做越高,從泰克2000年推出TDS7000 4GHZ帶寬示波器,,2001年推出TDS6000 6GHZ帶寬示波器,, 2003年推出TDS7704B 7GHZ帶寬示波器,到最近TDS6804B 8GHZ帶寬示波器,,帶寬幾乎每年都在提升,。當(dāng)示波器帶寬到達(dá)幾個(gè)GHZ時(shí),前置放大器作為模擬器件,,保證良好的幅頻和相頻特性越來(lái)越難,,泰克是掌握這一最關(guān)鍵技術(shù)的唯一公司。有些廠商無(wú)法做到,,就不得不采用其它的一些方法來(lái)修補(bǔ)模擬器件帶寬的不足,,獲得更高的帶寬,頻響曲線自然發(fā)生變化。
隨著目前各種高速信號(hào)越來(lái)越多,,信號(hào)速率越來(lái)越快,對(duì)實(shí)時(shí)示波器提出了新的要求,,示波器廠商的數(shù)字示波器中也出現(xiàn)了一些新的技術(shù),,最顯著的是示波器通過(guò)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)(DSP)來(lái)得到更好的性能。DSP就在數(shù)字示波器主要應(yīng)用包括:
增強(qiáng)帶寬
更快的上升時(shí)間
增益和波形校準(zhǔn)與改善
幅度和相位的改善
光參考接收機(jī)歸一化
其中泰克的第三代示波器(DPO)就是DSP技術(shù)的最好體現(xiàn),。合理的利用DSP可以提升示波器測(cè)試的信號(hào)保真度,。
但是,DSP技術(shù)的使用會(huì)是每一個(gè)示波器的使用者產(chǎn)生迷惑,,特別是在“帶寬是否可以通過(guò)DSP可以提升”,,“ 示波器的帶寬是模擬帶寬,和DSP技術(shù)有何關(guān)系”,,“當(dāng)前的示波器帶寬到底是模擬帶寬還是DSP帶寬,?” “DSP技術(shù)帶來(lái)的負(fù)面效應(yīng)是什么?”
在泰克最新的TDS6804B 8GHZ帶寬的示波器中的模擬帶寬是7GHZ,,通過(guò)DSP增強(qiáng)后的帶寬是8GHZ,,為了保證每一個(gè)測(cè)試人員對(duì)這兩種方式的理解,在TDS6804B中可以打開(kāi)和關(guān)閉DSP的帶寬增強(qiáng)功能,。泰克將DSP增強(qiáng)帶寬帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)和問(wèn)題告訴每一個(gè)測(cè)試人員,,幫助測(cè)試人員理解模擬帶寬和DSP增強(qiáng)帶寬的測(cè)試結(jié)果,更好的進(jìn)行高速信號(hào)測(cè)試,。
35.除高斯響應(yīng)示波器和平坦響應(yīng)示波器之外,,還有基于其它響應(yīng)的示波器嗎?
答:示波器前置放大器的頻響特性是決定測(cè)試結(jié)果的最關(guān)鍵因素,,它由模擬器件決定,。關(guān)鍵在于用何種方法來(lái)獲得足夠的頻響。
36.以前在用TDS744,TDS745等示波器時(shí),,使用的是無(wú)源探頭如P6139A,帶寬500M,。在購(gòu)買(mǎi)了有源探頭P6237之后, 從測(cè)試波形來(lái)看特別是測(cè)高頻信號(hào)時(shí),兩者的測(cè)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(wú)源探頭則為10pF左右. 這樣看來(lái)應(yīng)該是有源探頭的測(cè)試結(jié)果更能反映信號(hào)真實(shí)的情況. 既然無(wú)源探頭對(duì)高頻信號(hào)衰減很大, 那么500M的帶寬有什么意義呢? 如何根據(jù)測(cè)試情況來(lái)選擇使用有源或無(wú)源探頭?
答:您的P6139A探頭加上泰克的500MHz示波器典型帶寬值還是可以達(dá)到500MHz,,但是正如您所說(shuō),,其輸入電容不同,這一電容將產(chǎn)生對(duì)于待測(cè)信號(hào)的負(fù)載效應(yīng),,造成信號(hào)振鈴,,形狀發(fā)生改變,因此這個(gè)時(shí)候使用有源探頭時(shí)能反映信號(hào)的真實(shí)情況,。實(shí)際上,,使用探頭不光要考慮帶寬,所有這些因素我們?cè)跍y(cè)量高頻信號(hào)的時(shí)候都要考慮:
帶寬/上升時(shí)間
動(dòng)態(tài)范圍
負(fù)載效應(yīng)
接地效應(yīng)
共振效應(yīng)
尤其P6139A時(shí)您還要考慮地線的影響,探頭上的接地線也會(huì)帶來(lái)振鈴,,測(cè)量高頻信號(hào)的時(shí)候應(yīng)該盡量縮短地線的長(zhǎng)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(gè)因素,。
選擇無(wú)源探頭主要是因?yàn)槠鋭?dòng)態(tài)范圍大,比如P6139A可以測(cè)量從毫伏到幾百伏的信號(hào),,而P6247只能測(cè)量+-8.5V的信號(hào),。另外有源探頭價(jià)格也是一個(gè)因素。
37.實(shí)驗(yàn)時(shí),,示波器接地線后,,導(dǎo)致MOsfet炸掉,現(xiàn)在將示波器都剪掉了地線,。這是什么原因,?
答:為保證測(cè)試中的人身安全以及獲得良好的測(cè)量效果,一般示波器的所有探頭的地線都與機(jī)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(cè)量MOSFET管波形的時(shí)候,,如果其中任何一個(gè)點(diǎn)都不是地,,就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題,如下圖所示,。
剪斷地線可以防止對(duì)MOSFET管測(cè)試中的短路問(wèn)題,,但是也會(huì)帶來(lái)一些其它的測(cè)試問(wèn)題,比如示波器機(jī)殼帶電,,示波器機(jī)殼分布參數(shù)對(duì)測(cè)量信號(hào)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(cè)量所謂的2個(gè)測(cè)試點(diǎn)都不是地的差分信號(hào),。
38.用示波器抓取數(shù)據(jù)時(shí),發(fā)現(xiàn)存儲(chǔ)的文本里只有當(dāng)前屏幕的數(shù)據(jù),,且是按照resolution為時(shí)間間隔的,。如何利用軟件實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)(matlab?),如何抓到更多數(shù)據(jù),?
答:泰克示波器采用壓縮屏幕的顯示風(fēng)格,,即屏幕顯示的波形為采集下來(lái)的所有數(shù)據(jù),配合TDS5000B的multiViewZoom功能,,可以方便顯示所有波形,。
泰克TDS5000B,,TDS6000,TDS7000B,,TDS8000B系列示波器都采用完全開(kāi)放的WINDOWS平臺(tái),,支持當(dāng)前所有的流行工具,象Matlab,,LabView,,VB,VC,,.NET,,MicroSoft Office VBA等等,,可以靈活進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理,。
這些分析工具還可以直接安裝在示波器里面,構(gòu)成一臺(tái)集數(shù)據(jù)采集,,分析,,顯示,處理的儀器,。 單次采集更多的數(shù)據(jù),,需要示波器配備更深的存儲(chǔ)深度,象TDS5000B系列通用示波器可以支持到16M內(nèi)存,。
39.影響示波器工作速度的因素有哪些,?
答:實(shí)際上任何一臺(tái)示波器的原理都差不多,前端是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),,后端是計(jì)算機(jī)處理,。影響速度主要有兩方面,一是從前端數(shù)采到后端處理的數(shù)據(jù)傳輸,,一般都是用PCI總線,,此乃傳輸瓶頸, 但已有新技術(shù)可以突破;另一個(gè)是后端的處理方式,,提高處理速度可以通過(guò)數(shù)據(jù)分包共享來(lái)實(shí)現(xiàn),。
40.我們的應(yīng)用通常會(huì)捕獲2M甚至更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 且采樣率通常會(huì)高達(dá)10GS/S, 但在進(jìn)行參數(shù)測(cè)試和FFT等分析時(shí)總是顯得很慢, 為什么?
答:處理的數(shù)據(jù)量大,,速度自然會(huì)慢,。要想獲得大數(shù)據(jù)量的高速實(shí)時(shí)FFT分析,除非采用專(zhuān)用FFT處理器,,但成本較高,。
41.使用泰克的TDS2014數(shù)字示波器抓一個(gè)并口的時(shí)序時(shí),總能測(cè)到能量很強(qiáng)的50Hz交流,,而測(cè)不到信號(hào),,但是示波器的地和所測(cè)并口的地是一致的,怎么辦?
答:可以從以下幾方面入手:
①檢查示波器是否很好的接地或采用隔離變壓器隔離,;
②附近是否有較強(qiáng)50Hz信號(hào)感應(yīng),;
③在較強(qiáng)干擾環(huán)境下,應(yīng)注意并口的驅(qū)動(dòng)能力及工作頻率與測(cè)試操作選擇是否合適,。若只看到50Hz干擾正弦波,,且波形較規(guī)則,則應(yīng)考慮并口可能未工作,;
④檢查一下探頭尖是否損壞了,;
⑤建議把用不著的外設(shè)都撥掉,也有可能從顯示器上來(lái)的,;
⑥如果示波器用了很久,,就要考慮底線是否正常,就是那個(gè)小夾子,。 把探頭取下,,用萬(wàn)用表量一量。
42. 要解決抗電源干擾問(wèn)題,,想測(cè)量總電源的干擾信號(hào)串入到弱信號(hào)放大器電源的情形,。結(jié)果,即使示波器探頭和地連在一起,,都有干擾信號(hào),,不管測(cè)哪里都一樣。干擾信號(hào)是音頻,。這是為什么,?
答:要注意的問(wèn)題有:
①示波器的接地問(wèn)題,示波器的機(jī)殼和探頭的參考地線都是連接地線的,,因此良好的接地是測(cè)量干擾的首要條件,;
② 示波器參考地線引入的干擾問(wèn)題,由于普通探頭通常都有一段接地線,,會(huì)與待測(cè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)類(lèi)似環(huán)形天線的干擾路徑,,引入比較大的干擾,因此要盡量減少這一干擾,,可以采用的方法是將探頭帽拿掉,,不使用探頭上引出的地線,而直接使用探頭尖端和探頭內(nèi)的地點(diǎn)接觸待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量,;
③使用差分測(cè)量的方法,,消除共模噪聲。泰克提供一系列的差分探頭,,比如專(zhuān)門(mén)針對(duì)小信號(hào)的ADA400A可以測(cè)量到幾百微伏,,用于高速信號(hào)測(cè)量的P7350提供高達(dá)5GHz的帶寬,;
④在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集(Hi-Res)的信號(hào)捕獲模式,可以過(guò)濾信號(hào)上疊加的隨機(jī)噪聲,。
43.在EMC試驗(yàn)中有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)指示表短暫的指示消失現(xiàn)象,,使用示波器進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中示波器有屏幕整個(gè)晃動(dòng)的現(xiàn)象,。試驗(yàn)的項(xiàng)目是EFT(瞬變脈沖串抗擾度試驗(yàn)),,如何解釋和怎樣在試驗(yàn)中消除這種現(xiàn)象?
答:EFT有時(shí)會(huì)對(duì)示波器造成干擾,,造成誤觸發(fā),,可嘗試使用示波器的高頻抑制觸發(fā)模式,限制示波器帶寬等辦法,。
44.為什么示波器有時(shí)候抓不到經(jīng)過(guò)放大后的電流信號(hào),?
答:如果信號(hào)的確存在,但示波器有時(shí)能抓到,,有時(shí)抓不到,,這可能和示波器的設(shè)置有關(guān)系,。通常若您可將示波器觸發(fā)模式設(shè)置成Normal ,觸發(fā)條件設(shè)置成邊沿觸發(fā),,并將觸發(fā)電平調(diào)到適當(dāng)值,然后將掃描方式設(shè)置成單次方式,,如果這種方式還不行,,通常儀器可能出了問(wèn)題。
45.新型數(shù)字示波器怎樣用于單片機(jī)開(kāi)發(fā)呢,?
答:?jiǎn)纹瑱C(jī)電路開(kāi)發(fā)過(guò)程中,,一般來(lái)講所用的元件和芯片本身都沒(méi)有問(wèn)題,有問(wèn)題的往往是他們之間相互通信和預(yù)想的不同,,單片機(jī)中,,常見(jiàn)的總線是SPI,I2C,USB,LIN,CAN, 54621A和54621D示波器本身支持串行信號(hào)的觸發(fā)功能,可直接調(diào)試串行總線上的通信情況,,另外,,若您使用DSP結(jié)合MCU開(kāi)發(fā)電路板,可能牽涉到軟硬件聯(lián)調(diào),,這時(shí)您可以用54621D的數(shù)字邏輯通道連接到控制線或數(shù)據(jù),、地址線上,借以判斷在特定的操作條件或子程序運(yùn)行下,,電路是否能正常工作,。而且其每通道2M點(diǎn)的存儲(chǔ)深度非常有助于分析問(wèn)題的原因,觀察長(zhǎng)時(shí)間的串行信號(hào),,觀察握手時(shí)序等,。而且其放大功能,,可將信號(hào)放大數(shù)萬(wàn)倍以觀察細(xì)節(jié)。
46.新型數(shù)字示波器54621A和54621D在檢測(cè)時(shí)是否對(duì)(Inter-IC)總線的不同信號(hào)和不同速率有影響呢,?
答:I2C Bus信號(hào)一般工作速率不超過(guò) 400Kbit/s,最近也出現(xiàn)了幾Mbit/s的芯片,,54621A和54621D在設(shè)置觸發(fā)條件時(shí),無(wú)需顧及不同速率的影響,,但對(duì)其它總線,,如CAN總線,您先要在示波器上設(shè)置CAN總線當(dāng)前的實(shí)際工作速率以便示波器能正確解協(xié)議,,并正確觸發(fā),。
47.除示波器54621A和54621D外,還有什么其他儀器可以檢測(cè)和分析Inter-IC總線信號(hào),?
答:想對(duì)Inter-IC總線信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步的分析,,如協(xié)議級(jí)的分析,可使用安捷倫的邏輯分析儀,,但相對(duì)來(lái)說(shuō),,價(jià)格比54621A/D要高。
48.?dāng)?shù)字示波器的各種觸發(fā)的應(yīng)用,,比如說(shuō)邊沿觸發(fā),,毛刺觸發(fā)和脈寬觸發(fā)等,它們各自適合測(cè)試那種信號(hào),?
答:① edge trigger ,, 邊沿觸發(fā),可設(shè)觸發(fā)電平,,上升沿或下降沿,。邊沿觸發(fā)也稱(chēng)為基本觸發(fā)。
② advanced trigger,,即高級(jí)觸發(fā),,里面含概各種不同的觸發(fā)功能,可以根據(jù)被測(cè)信號(hào)的特征,,設(shè)置相應(yīng)的觸發(fā)條件,,定位感興趣的波形。
高級(jí)觸發(fā)是電路調(diào)試的關(guān)鍵,。在電路調(diào)試過(guò)程中,,如果事先不了解被測(cè)信號(hào)可能的問(wèn)題,可以先使用泰克數(shù)字熒光示波器,,利用400,000/秒波形捕獲速度,,迅速發(fā)現(xiàn)電路中的各種問(wèn)題,再配合不同的高級(jí)觸發(fā)功能來(lái)進(jìn)行故障的細(xì)節(jié)定位,,這樣可以縮短您的調(diào)試周期,。
49.關(guān)于毛刺測(cè)量,,以前請(qǐng)教過(guò)相關(guān)的技術(shù)人員,得到的答復(fù)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(shí)示波器的前置濾波器不會(huì)對(duì)它有影響嗎,?
答:不能斷言所有的示波器都是這樣,。比如,有些示波器達(dá)到1GS/s,,帶寬只有60MHz,,顯然,1ns的毛刺不可能捕捉到,。其實(shí)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(qǐng)參見(jiàn)泰克關(guān)于DPO的應(yīng)用文章。
50.在使用示波器時(shí)如何消除毛刺,?
答:如果毛刺是信號(hào)本身固有的,,而且想用邊沿觸發(fā)同步該信號(hào)(如正弦信號(hào)),可以用高頻抑制觸發(fā)方式,,通??赏皆撔盘?hào),。如果信號(hào)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,。可以試著使用限制帶寬的方法,,但不小心可能也會(huì)把信號(hào)本身慮掉一部分信息,。若使用邏輯分析儀器,一般來(lái)說(shuō),,使用狀態(tài)采集的方法,,有些在定時(shí)方式下采集到的毛刺,就看不到了,。
51,、示波器怎樣分類(lèi)?
大致可分為模擬、數(shù)字和組合三類(lèi),。
52,、什么是數(shù)字示波器?
能將電信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)字化及其他后置處理以后再重建波形的儀器,。
53、什么是數(shù)字螢光示波器?
能將電信號(hào)數(shù)字化,、并且以三維數(shù)據(jù)(信號(hào)的幅度,、時(shí)間、以及幅度相對(duì)于時(shí)間的分布)存儲(chǔ),、分析,、實(shí)時(shí)地顯示波形的儀器。
54,、什么是混合信號(hào)示波器?
把數(shù)字示波器對(duì)信號(hào)細(xì)節(jié)的分析能力和邏輯分析儀多通道定時(shí)測(cè)量能力組合在一起的儀器,。
55、示波器的帶寬有何含義?
測(cè)量交流電信號(hào)時(shí),,示波器通常有其最大頻率,,超過(guò)這個(gè)頻率波形測(cè)量精度就會(huì)下降, 這一頻率就是示波器的帶寬,。通常定義示波器靈敏度下降3dB時(shí)的頻率為示波器的帶寬,。
56、數(shù)字示波器的采樣率有何含義?
數(shù)字示波器在對(duì)信號(hào)波形進(jìn)行數(shù)字化時(shí),,單位時(shí)間內(nèi)采集數(shù)據(jù)的次數(shù)就是采樣率,。
57、什么是實(shí)時(shí)采樣,?什么是等效時(shí)間采樣?
通常采樣是按照固定順序進(jìn)行,,并且采樣順序與示波器屏幕上顯示順序相同,這就是實(shí)時(shí)采樣,。實(shí)時(shí)采樣技術(shù)的好處是可以捕獲單次信號(hào),。等效時(shí)間采樣又稱(chēng)重復(fù)采樣,在滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件時(shí):1,、波形必需重復(fù),;2、必需能穩(wěn)定觸發(fā),,示波器可以從多個(gè)波形周期獲得波形不同點(diǎn)的采樣,,然后在屏幕上完整恢復(fù)波形。它包含順序采樣和隨機(jī)重復(fù)采樣兩種技術(shù),。其好處是可以使用很慢的模數(shù)轉(zhuǎn)換器,。
58、什么是波形捕獲率?什么是顯示更新率?
數(shù)字示波器在后續(xù)處理信號(hào)時(shí)會(huì)占用CPU時(shí)間,,這段時(shí)間示波器無(wú)法捕捉信號(hào),,稱(chēng)為死區(qū),由于死取時(shí)間的存在,,數(shù)字示波器還不能百分之百的捕獲所有信號(hào),。通過(guò)并行技術(shù),、數(shù)字熒光技術(shù)等手段可以有效減少死區(qū)時(shí)間。波形捕獲率就是單位時(shí)間內(nèi)示波器捕獲并顯示的波形次數(shù),。由于數(shù)字示波器以512個(gè)點(diǎn)顯示一屏,,波形捕獲率乘以512就是顯示更新率。
59,、數(shù)字示波器的存儲(chǔ)深度有何含義?
存儲(chǔ)深度又叫記錄長(zhǎng)度或采集長(zhǎng)度,,是示波器可以存儲(chǔ)的采樣點(diǎn)數(shù)。
60,、什么是觸發(fā)?
為了在示波器屏幕上穩(wěn)定顯示波形,,需要設(shè)定一個(gè)條件以使示波器開(kāi)始掃描,這個(gè)條件就是觸發(fā),。
61,、什么是觸發(fā)抑制(觸發(fā)閉鎖,HOLD OFF)?
示波器觸發(fā)一次掃描后一段時(shí)間內(nèi),,使觸發(fā)電路不能工作叫觸發(fā)抑制,。