時間：2021-11-12 14:17:53

關(guān)鍵字：示波器

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[導讀]▼點擊下方名片，關(guān)注公眾號▼1．對一個已設(shè)計完成的產(chǎn)品，如何用示波器檢測分析其可靠性？答：示波器早已成為檢測電子線路最有效的工具之一，通過觀察線路關(guān)鍵節(jié)點的電壓電流波形可以直觀地檢查線路工作是否正常，驗證設(shè)計是否恰當。這對提高可靠性極有幫助。當然對波形的正確分析判斷有賴于工程師自...

1．對一個已設(shè)計完成的產(chǎn)品，如何用示波器檢測分析其可靠性？

答：示波器早已成為檢測電子線路最有效的工具之一，通過觀察線路關(guān)鍵節(jié)點的電壓電流波形可以直觀地檢查線路工作是否正常，驗證設(shè)計是否恰當。這對提高可靠性極有幫助。當然對波形的正確分析判斷有賴于工程師自身的經(jīng)驗。

2．決定示波器探頭價格的主要因素是什么？

答：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，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(luò))。

3．一般的是德科技示波器探頭的使用壽命有多長時間？探頭需不需要定期的標定？

答：示波器的探頭壽命不好說，取決于使用環(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(yīng)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。

4．什么是示波器的實時采樣率？

答：實時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通道同時使用。

5．什么是示波器的等效時間采樣？

答：等效時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波形，每次采樣速率可能很慢，兩次采集觸發(fā)點有一定的偏移，最后形成的兩個點間的最小采樣間隔的倒數(shù)稱為等效采樣速率。其指標可以達到很高，如 1ps。

6．什么是功率因數(shù)？如何如何測量？

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，其實最簡單的測量方式就是測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．如何表達和測試功率密度？

答：功率密度就是單位體積里的功率，一般電源里用 W/in3。

8．有無辦法利用示波器測出高頻變壓器或電感磁芯的工作情況？

答：TEK 推出的功率測試方案里就有一項功能——B-H 曲線的分析，它能反應(yīng)磁芯的工作狀態(tài)，還能測出動態(tài)電感值，并得出磁芯損耗。

9．開關(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，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．用力科示波器怎樣可以測試到開頭電源的幅射？

答：開關(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。

11．在反激式電源設(shè)計過程當中，經(jīng)常會因為變壓器漏感大，而使變壓器的轉(zhuǎn)換效率降低，繞制時采用初級中間夾繞次級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，加強偶合。

12．有沒有能分析開關(guān)損耗的示波器？

答：泰克的電源測試系統(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 標準對電流諧波進行預測試。

14．示波器能否進行濾波處理？如對 PWM 波進行低通濾波？

答：TDS5000 可以進行 20MHz，150MHz 低通濾波，還可以進行一種稱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 這樣的信號按照脈寬變化的趨勢的類似正弦波波形。

15．使用數(shù)字示波器時，對 B 觸發(fā)和觸發(fā)電平的設(shè)置與被測信號有什么原則？

答：泰克的示波器支持 A,B trigger 功能，簡單說就是可以雙事件序列觸發(fā)，當選擇 A-B seq 時，A事件作為主觸發(fā)，配合 B 事件捕獲復雜的波形。觸發(fā)方法為 A 事件 arm 觸發(fā)系統(tǒng)，當定義的 B 事件出現(xiàn)時在 B 事件處觸發(fā)。具體詳細的觸發(fā)說明，請參考示波器的手冊。

16．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？

答：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。

17．使用一臺標稱 100MHz 的 DSO 示波器，測量一個高頻開關(guān)幅值 400V，f=50M，示波器如何描繪出它的波形和上升時間？

答：

① 示波器的帶寬是以正弦波幅度衰減－3dB 點為帶寬定義的。

② 數(shù)字示波器中對于波形和上升時間的描繪都是通過實時采樣電路和高速 A/D 變換器獲得波形數(shù)據(jù)，再通過插值運算得到的。

③ 在泰克的示波器中，有實時的處理電路完成所謂的正弦內(nèi)插功能，在信號采集電路部分完成。當然，很多示波器也是通過示波器的主處理器進行數(shù)學運算完成的，這個時候會花比較多的時間。

④ 對于您測量的信號，恐怕使用 100MHz 的示波器是無法進行。50MHz 的方波，理論上應(yīng)該使用450MHz 以上的示波器才能將信號中最重要的 9 次以下諧波準確重新，從而保證波形不失真。更何況，您恐怕還要考慮信號上升時間的問題，理論上，示波器的上升時間應(yīng)該比信號快 5 倍以上。

⑤ 探頭也一樣，由于普通探頭在測量高壓的時候會產(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 進行測量。

18．如何在模擬電路用好數(shù)字示波器，比如測音頻放大器的小信號，電源的雜波等？

答：要注意的問題有：

① 示波器的接地問題，示波器的機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量干擾的首要條件。

② 示波器參考地線引入的干擾問題，由于普通探頭通常都有一段接地線，會與待測點構(gòu)成一個類似環(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)的地點接觸待測點進行測量。

③ 使用差分測量的方法，消除共模噪聲。泰克提供一系列的差分探頭，比如專門針對小信號的ADA400A 可以測量到幾百微伏，用于高速信號測量的 P7350 提供高達 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）的信號捕獲模式，可以過濾信號上疊加的隨機噪聲。

19．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）上有兩個很大的噪聲信號。初步分析是由于板上的開關(guān)電源芯片引起的，如何使用示波器測量這樣的噪聲信號？

答：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。

20．在用泰克的示波器時，如何理解 Holdoff 這個參數(shù)？

答：Holdoff（觸發(fā)釋抑）的含義是暫時將示波器的觸發(fā)電路封閉一段時間（即釋抑時間），在這段時間內(nèi)，即使有滿足觸發(fā)條件的信號波形點示波器也不會觸發(fā)。在數(shù)字示波器中也會用百分比來表示，意義是整個記錄長度或者整個屏幕的百分比。

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。主要針對大周期重復而在大周期內(nèi)有很多滿足觸發(fā)條件的不重復的波形點而專門設(shè)置的。比如圖中所示，圖中紅色的點都可以滿足觸發(fā)條件，如果不用釋抑功能，觸發(fā)點將不固定，造成顯示不穩(wěn)定，使用觸發(fā)釋抑后，每次都在同一個點觸發(fā)，因此可以穩(wěn)定顯示。

此外，對于調(diào)幅信號等也一樣要使用觸發(fā)釋抑。詳情請參見泰克文章《示波器 XYZ》。

21．關(guān)于 holdoff，所謂觸發(fā)與非觸發(fā)，示波器對采集信號的處理有什么區(qū)別？

答：對于數(shù)字示波器，不論是否觸發(fā)，示波器實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。也會出現(xiàn)這種狀況，示波器觸發(fā)電路的模式處于“自動”模式，即不論是否滿足觸發(fā)條件都進行波形顯示。如果使用“通常”Normal 模式，不滿足觸發(fā)條件就不會顯示波形。

22．關(guān)于 holdoff，如果在水平時間分辨率不變的前提下，是否百分比設(shè)置越大（對應(yīng)信號顯示逐漸穩(wěn)定）那么就意味著信號的周期越長？

答：是的，百分比越大，釋抑時間越長。

23．如何使用示波器測量差分信號？

答：最好的方法是選用差分探頭，這時測到的信號最為真實客觀；若沒有差分探頭，可使用兩個差分探頭接到示波器的兩個通道上(如 Ch1, Ch2)，然后用數(shù)學運算，得到 ch1-ch2 的波形并進行分析，這時盡量保持兩根探頭完全一樣，示波器兩個通道的 Vertical scale ( 每格多少伏)設(shè)置一樣，否則，誤差會較大。