测量工具----示波器
示波器架构
数字示波器是由模拟电路与数字电路所组成的一个复杂链路，架构如图所示：
示波器系统带宽
- 定义：指一个逐渐升高频率的正弦输入信号显示幅度下降
3dB(真实信号的70.7%)时的频率点 - 对信号测试的影响：足够的带宽，精确的复现波形；带宽不够，观察到失真的波形
示波器带宽的选择
- 1、根据测试目的寻找待测信号的最快上升时间：
tr - 2、计算信号带宽：
BWsignal=0.5/tr - 3、根据测试精度要求选择示波器带宽：
BWscope
| BWscope | Measurement Error |
|---|---|
| 1*BWsignal | 20% |
| 1.3*BWsignal | 10% |
| 1.9*BWsignal | 3% |
采样率
- 定义：示波器对输入信号进行A/D转换时
采样时钟的频率 - 观察波形时，示波器的实际采样率可能
远远低于标称的最大采样速率 - 实际采样率会受到
时基的设置和存储深度的影响 - 采样率下降会造成示波器系统带宽的下降
系统带宽=Min(前端模拟带宽，采样速率/4)- 采样率要大于所需带宽4倍以上：
SRscope=4*BWscope
存储深度
- 定义：示波器单次采样所能采样的样点数目
波形捕获率
- 定义：示波器每秒钟能处理并显示波形的数目
- 死区时间：所有示波器都有
死区时间，死区时间要比采集时间长很多，一般要高2-3个数量级
采集模式
- 平均模式：示波器会对
多次采集结果进行平均以降低噪声并提高垂直分辨率，平局模式下示波器具有最好的去噪能力。但是，平均模式只适用于具有稳定触发的周期性信号 - 高分辨率模式：对同一采集内的顺序采样点进行
平均，同时提高示波器的垂直分辨率 - 峰值检测模式：在同一采集内的顺序样点中
只选择最大值和最小值，在示波器实时采样率不够时，常用该模式捕获罕见事件和毛刺
触发模式
- Auto模式：
自动触发，当有符合触发条件的信号时，显示满足触发条件的信号，但是如果在规定时间内一直没有符合触发条件的信号，示波器也会显示不满足触发条件的信号 - Normal模式：
标准模式，触发线路会一直的去等待符合触发条件的信号，当有符合触发条件的信号时，示波器会显示满足触发条件的信号并实时更新，如果都没有满足触发条件的信号，触发线路会一直等待 - Single模式：
单次触发，示波器只要捕获到一次满足触发条件的信号即自动停止捕获 - Roll模式：
滚动模式，连续不间断采集，无触发，无死区时间，波形始终从右往左滚动显示
触发模式的选择
触发的两个目的：1、稳定的显示波形；2、找到想要的波形
超慢速信号的测试或观察，用Roll模式未知信号的观察，用Auto或者Roll模式- 查看信号
未知异常，用Auto模式 - 捕获
已知异常信号，用Normal或者Single模式 非重复信号测试，用Single模式
触发类型
- 边沿触发
- 脉冲宽度
- 矮脉冲触发
- 上升下降时间触发
- 区域触发
- OR触发
- 协议触发：UART、IIC、SPI、CAN、USB等
- …
示波器的数学运算
- 加减乘除
- 积分
- FFT
- 微分
- 绝对值
- …
示波器探头
- 连接被测电路与示波器输入端的电子部件。把不同形式(电流，温度，光，湿度，压力)不同范围(高压，低压)的信号转化为一定范围的
电压信号传递给示波器，是示波器测量环节中至关重要的一环，如图所示：
- 无源探头使用要点：
1、探头校准，测量MOSFET Vds需注意
2、探头衰减比，测量较小信号时，比如电压纹波，需注意
3、地线长度，测量易被干扰的信号，如纹波、PWM、反馈信号，需注意
4、探头共地 - 高压差分探头使用要点：
1、供电标准
2、探头带宽
3、探头衰减比
4、探头共模耐压 - 低压差分探头使用要点：
1、探头动态范围 - 电流探头使用要点：
1、探头锁
2、探头归零和消磁
电源纹波的测试
- 电源纹波定义：在直流电压上的交流成分
- 测试设备：示波器，电源，电子负载
- 测试条件：不同输入电压，不同负载
- 常规要求：带宽限制，加10uF和0.1uF电容
(加10uF电解电容是为了隔断直流成分，加0.1uF瓷片电容是为了滤掉高频干扰)
希望本文对大家有帮助，上文若有不妥之处，欢迎指正
分享决定高度，学习拉开差距
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