作者: Alan Yang
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[ 示波器 ]是电子工程领域中不可或缺的工具。通过掌握示波器的使用技巧和方法,工程师可以更好地应对各种挑战,提升自己的工作能力和专业水平。我们经常在设计研发过程中使用到示波器。本文将介绍示波器的一些基本概念,以及如何使用示波器实现基本的测量。
“示波器是一种电子测量装置,它可以显示电压随时间的函数图。 这使用户能够同时观察电压和时间的变化。许多示波器可以在其屏幕上显示多个电压信号,这使我们具有比较这些信号行为的能力。”
[ DigiKey示波器 ]
DigiKey示波器
上图,我们可以看到两个观察结果:
符号的解释
就示波器而言,“信号”一词是指可能随时间变化的电压。其中一个区别是信号是否具有周期性。周期性意味着信号在不同的间隔内重复地取相同的一组值。 正弦波是周期性波形的一个例子。 让我们来看看它的一些特征:
正弦波
正弦波
非正弦波形
非正弦波形
A - 方波
B - 脉冲波
C - 三角波
D - 斜波(也叫锯齿波)
E - 整流正弦波
F - 平方根波(振幅与波周期开始时间的平方根成正比)
最原始的测量技术是使用屏幕上的格线和计算格数。
举例
[Teledyne]的[HDO4104A]
下图显示了五个周期的正弦波
五个周期的正弦波
正弦波轨迹在垂直方向上覆盖六格,乘以每格 50 毫伏 (mV) 的垂直比例系数(见通道 1 描述符方框),即可算出正弦波振幅为 300 mV(峰峰值)。同样,正弦波的周期覆盖了两个水平的栅格,时基描述符方框中的每格为 100 纳秒 (ns),因而周期为 200 ns。
计算格数的方法似乎有些原始,但它是进行基本测量的非常快捷的方法。
更多内容,请参考:
[ 探头 ]分为很多类型,包括:高阻抗无源、低电容、单端有源、差分有源、高电压和电流探头。其中,无源探头很常见。
实际测量信号,有可能会很大,超出了示波器的输入阈值。这时就需要一个带有衰减器的探头,比如常见的[10X探头],可以使输入信号衰减10倍。
[Digilent] 的 [460-004]示波器探头 1X/ 100X
还有一种[1X/10X探头]也很受欢迎,因为它们在探头体内包含一个开关,可以让您在1X位置,10X位置和输入线连接到地线的位置之间切换。 然而,1X/10X探头的一个缺点是:当您需要它处于10X位置时,您可能会意外地将它留在1X位置。 这可能导致定性和定量测量误差,因为衰减不是您所期望的,频率响应与10X位置的频率响应有很大不同。
示波器通常提供 50 Ω 或 1 MΩ 的输入端口。50 Ω 端口通常与匹配的同轴电缆配合使用,以连接到带 50 Ω 电流源的威廉希尔官方网站 元件。
使用 1 MΩ 输入端接来连接威廉希尔官方网站 时,源阻抗更高
使用 1 MΩ 输入端接来连接威廉希尔官方网站 时,源阻抗更高。这种连接可以通过多种方式实现,包括直接使用电缆或 [X1 探头],或者使用高阻抗探头。
[ 示波器探头 ]* 探头连接
将探头上的开关设为1X,将探头连接到示波器上的通道1。要做到这一点,将探头连接器中的槽与CH 1 BNC上的键对齐,推动连接,并向右扭转以将探头锁定到位。将探头尖端和参考导线连接到probe COMP连接器上。
探头连接
高阻抗探头的低频率补偿
高阻抗探头通过低频率补偿过程,与它们连接到的通道相匹配。对于这个过程,所有示波器都提供低频率方波,一般频率为 1 kHz,通常称为 CAL 输出。要利用这项功能,请首先将探头连接到所需的通道,然后将探头尖端连接到 CAL 输出端。触发示波器并在屏幕上查看选定通道轨迹。使用调节工具,在探头连接器盒中更改补偿调节,以获取方波轨迹上的方角,如中间的轨迹所示。
高阻抗探头的低频率补偿
每当探头连接到不同通道时,就应该进行补偿,特别是在任何关键测量之前。很多高阻抗探头还提供高频补偿调节。通常不需要执行这种调节。探头手册提供了此测试的详细信息。
更多示波器探头内容:
示波器显示电压与时间的关系,并测试所显示的波形。不同的测量技术,如刻度,游标和自动测量模式的使用。
我们使用[B&K]的[2190E]来举例:
如何使用示波实现基础的测量
自动测量模式
此模式将在自动测量时生效。仪器在自动测量参数时将显示光标。这些游标显示了这些测量的物理意义。
要进行自动游标测量,请遵循以下步骤:
自动测量模式
当你进行自动测量时,示波器会为你完成所有的计算。测量使用内存中所有记录的点,这比使用光栅线或光标测量更准确,因为这些测量仅限于使用显示器上的点,而不是示波器记录的所有数据点。
按“MEASURE”键,自动测试。
有三种自动测量类型:电压测量,时间测量和延迟测量。总共有32个测量参数。
如果要测量电压参数,请按照以下步骤进行:
测量Vpp参数
您也可以用同样的方式在相应位置显示其他参数及其值。屏幕可以同时显示5个参数。
如果想使用所有测量功能测量时间参数,请按照以下步骤操作:
测量所有时间参数
最后
掌握示波器的使用对于工程师来说具有重要的意义。通过示波器,工程师可以更加深入地了解威廉希尔官方网站 的工作原理,提高故障排查的效率,优化威廉希尔官方网站 性能。同时,示波器的自动测量功能能够大大节省工程师的时间和精力,使其更加专注于解决实际问题。因此,作为一名工程师,学会使用示波器是必备的技能之一。
更多与示波器使用相关的技术内容,请查看以下内容:
小编的话
作为电子工程师必备的工具,在电子产品的设计、制造和维修过程中,示波器可以帮助我们精确测量元器件和电子设备的性能参数,提高产品的质量和稳定性,从而提高产品的可靠性和市场竞争力。通过这篇文章,相信我们对示波器有了更加完整的认识。您在使用示波器方面有哪些经验和问题?欢迎留言,分享交流!
审核编辑 黄宇
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