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　　示波器使用常見(jiàn)問(wèn)題解析
　　今天知識(shí)哥給大家介紹的內(nèi)容是：示波器使用常見(jiàn)問(wèn)題解析，對(duì)于電氣工程師來(lái)說(shuō)示波器的作用無(wú)可取代，它一直是工程師設(shè)計(jì)、調(diào)試產(chǎn)品的好幫手。但隨著計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體和通信技術(shù)的發(fā)展，示波器的種類、型號(hào)越來(lái)越多，從而使示波器的作用得到詳細(xì)的劃分。示波器雖然分成好幾類，各類又有許多種型號(hào)，但是一般的示波器除頻帶寬度、輸入靈敏度等不*相同外，但示波器的使用方法在基本方面都是相同的。下面從測(cè)試應(yīng)用方面來(lái)介紹一下示波器的作用和它的基礎(chǔ)使用方法。
　　示波器的作用是利用電子示波管的特性，將人眼無(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)結(jié)果*的重要儀器。示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源組成。
　　一、示波器的作用
　　1.廣泛的電子測(cè)量?jī)x器;2.測(cè)量電信號(hào)的波形(電壓與時(shí)間關(guān)系);3.測(cè)量幅度、周期、頻率和相位等參數(shù);4.配合傳感器，測(cè)量一切可以轉(zhuǎn)化為電壓的參量(如電流、電阻、溫度磁強(qiáng)等)
　　二、示波器的作用-測(cè)量電壓
　　利用示波器所做的任何測(cè)量，都是歸結(jié)為對(duì)電壓的測(cè)量。示波器可以測(cè)量各種波形的電壓幅度，既可以測(cè)量直流電壓和正弦電壓，又可以測(cè)量脈沖或非正弦電壓的幅度。更有用的是它可以測(cè)量一個(gè)脈沖電壓波形各部分的電壓幅值，如上沖量或頂部下降量等。這是其他任何電壓測(cè)量?jī)x器都不能比擬的。
　　三、示波器的作用-測(cè)量時(shí)間
　　示波器時(shí)基能產(chǎn)生與時(shí)間呈線性關(guān)系的掃描線，因而可以用熒光屏的水平刻度來(lái)測(cè)量波形的時(shí)間參數(shù)，如周期性信號(hào)的重復(fù)周期、脈沖信號(hào)的寬度、時(shí)間間隔、上升時(shí)間(前沿)和下降時(shí)間(后沿)、兩個(gè)信號(hào)的時(shí)間差等等。
　　將示波器的掃速開(kāi)關(guān)“t/div”的“微調(diào)”裝置轉(zhuǎn)至校準(zhǔn)位置時(shí)，顯示的波形在水平方向刻度所代表的時(shí)間可按“t/div”開(kāi)關(guān)的指示值直讀計(jì)算，從而較準(zhǔn)確地求出被測(cè)信號(hào)的時(shí)間參數(shù)。
　　四、示波器的作用-測(cè)量相位
　　利用示波器測(cè)量?jī)蓚€(gè)正弦電壓之間的相位差具有實(shí)用意義，用計(jì)數(shù)器可以測(cè)量頻率和時(shí)間，但不能直接測(cè)量正弦電壓之間的相位關(guān)系。利用示波器測(cè)量相位的方法很多，下面，僅介紹幾種常用的簡(jiǎn)單方法。
　　1.雙蹤法 　2.李沙育圖形法測(cè)相位
　　五、示波器的作用-測(cè)量頻率
　　用示波器測(cè)量信號(hào)頻率的方法很多，下面介紹常用的兩種基本方法。
　　1.周期法
　　對(duì)于任何周期信號(hào)，可用前述的時(shí)間間隔的測(cè)量方法，先測(cè)定其每個(gè)周期的時(shí)間T，再用下式求出頻率f ：f=1/T
　　例如示波器上顯示的被測(cè)波形，一周期為8div，“t/div”開(kāi)關(guān)置“1μs”位置，其“微調(diào)”置“校準(zhǔn)”位置。則其周期和頻率計(jì)算如下：
　　T=1us/div×8div = 8us
　　f= 1/8us =125kHz
　　所以，被測(cè)波形的頻率為125kHz。
　　2.李沙育圖形法測(cè)頻率
　　將示波器置X-Y工作方式，被測(cè)信號(hào)輸入Y軸，標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)輸入“X外接”，慢慢改變標(biāo)準(zhǔn)頻率，使這兩個(gè)信號(hào)頻率成整數(shù)倍時(shí)，例如fx :
　　fy=1:2，則在熒光屏上會(huì)形成穩(wěn)定的李沙育圖形。
　　李沙育圖形的形狀不但與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的相位有關(guān)，而且與兩個(gè)偏轉(zhuǎn)電壓的頻率也有關(guān)。用描跡法可以畫出ux與uy的各種頻率比、不同相位差時(shí)的李沙育圖形，幾種不同頻率比的李沙育圖形。
　　利用李沙育圖形與頻率的關(guān)系，可進(jìn)行準(zhǔn)確的頻率比較來(lái)測(cè)定被測(cè)信號(hào)的頻率。其方法是分別通過(guò)李沙育圖形引水平線和垂直線，所引的水平線垂直線不要通過(guò)圖形的交叉點(diǎn)或與其相切。若水平線與圖形的交點(diǎn)數(shù)為m，垂直線與圖形的交點(diǎn)數(shù)n，則
　　fy / fx=m / n
　　當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)頻率fx(或fy)為已知時(shí)，由上式可以求出被測(cè)信號(hào)頻率fy(或fx)。顯然，在實(shí)際測(cè)試工作中，用李沙育圖形進(jìn)行頻率測(cè)試時(shí)，為了使測(cè)試簡(jiǎn)便正確，在條件許可的情況下，通常盡可能調(diào)節(jié)已知頻率信號(hào)的頻率，使熒光屏上顯示的圖形為圓或橢圓。這時(shí)被測(cè)信號(hào)頻率等于已知信號(hào)頻率。
　　由于加到示波器上的兩個(gè)電壓相位不同，熒光屏上圖形會(huì)有不同的形狀，但這對(duì)確定未知頻率并無(wú)影響。
　　李沙育圖形法測(cè)量頻率是相當(dāng)準(zhǔn)確的，但操作較費(fèi)時(shí)。同時(shí)，它只適用于測(cè)量頻率較低的信號(hào)。
　　在我們了解了示波器的作用之后，相信很多朋友對(duì)示波器是干什么用的，主要用在什么方面有了一定的了解。雖然可能我們?cè)谌粘Ｉ钪杏貌坏绞静ㄆ?，但是它在工作臺(tái)上的作用是無(wú)法忽視的，但很多工程師在使用示波器的時(shí)候難免會(huì)遇到一些問(wèn)題，下面我們就來(lái)分析一下示波器在使用中常常會(huì)遇到的一些問(wèn)題以及解決方法。
　　Q1:在高速串行測(cè)試時(shí)，對(duì)測(cè)試所需示波器有什么樣的要求?哪幾個(gè)指標(biāo)是zui關(guān)鍵的?
　　A:基本來(lái)說(shuō)對(duì)帶寬和采樣率要滿足串行信號(hào)的要求，接下來(lái)就需要考察是否是差分信號(hào)，以及示波器對(duì)串行測(cè)試的分析功能，比如說(shuō)碼型的觸發(fā)和解碼等等。
　　Q2:在測(cè)量高速數(shù)字信號(hào)時(shí)，示波器的帶寬是不是一定要是信號(hào)頻率的5倍以上?為什么?
　　A:選擇示波器的帶寬，一般是被測(cè)信號(hào)的速率的2.5倍或信號(hào)zui高頻率的5倍，這樣可以看到高速信號(hào)的5次諧波。
　　Q3:測(cè)試時(shí)的帶寬是如何影響測(cè)試結(jié)果?對(duì)測(cè)試儀器的帶寬有何要求?
　　A:首先，帶寬不足會(huì)損失掉信號(hào)的高頻諧波分量，導(dǎo)致時(shí)間和幅度測(cè)試的不準(zhǔn)確。然而即使帶寬相同的示波器會(huì)表現(xiàn)出不同的上升時(shí)間，對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，測(cè)量上升沿上發(fā)生的錯(cuò)誤非常關(guān)鍵，另外在數(shù)據(jù)信號(hào)中，對(duì)眼圖的張開(kāi)度影響也很大。正因如此，上升時(shí)間指標(biāo)對(duì)在時(shí)域中執(zhí)行測(cè)量的設(shè)備(示波器)非常重要。
　　Q4:帶寬是否越高越好?
　　A:前面提到，目前廣泛使用的電路板、連接器、電纜和集成模塊的上升時(shí)間非常有限，以至于高速信號(hào)經(jīng)過(guò)傳輸之后高頻分量損耗嚴(yán)重。許多新的第三代標(biāo)準(zhǔn)(USB3.0,PCIEGen3,10G-KR)已經(jīng)考慮到這一點(diǎn)，要求的帶寬比以前低得多。當(dāng)然，也有一些例外情況，要求更高的帶寬。比如100G以太網(wǎng)方案，它采用復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)(DP-QPSK)，要求四個(gè)模擬輸入及超過(guò)20GHz的帶寬進(jìn)行分析。鑒于這些應(yīng)用，泰克已經(jīng)宣布，其帶寬超過(guò)30GHz的示波器將于今年下半年晚些時(shí)候推出。
　　Q5:怎樣才能提高測(cè)試儀器的靈敏度呢?
　　A:選擇合適的帶寬，帶寬過(guò)大會(huì)增加噪聲，在垂直設(shè)置上，盡可能讓信號(hào)填滿屏幕，好充分利用示波器的AD位數(shù)，可以采用波形平均，合適的探頭的帶寬，選擇高分辨率(Hi-res)采集模式等等。
　　以上就是我們對(duì)示波器的詳細(xì)介紹，很多剛接觸示波器的朋友可以多了解一下，這樣對(duì)使用示波器有很大的幫助。