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使用示波器的正确姿势

示波器的主要用途就是将随时间变化的电信号以图形的方式画出来,多数的示波器是用时间为x轴,电压为y轴产生的二维图形。

在示波器屏幕周边的控制按钮可以调节图形的显示比例,显示的横轴和纵轴刻度都能够调节,这样就可以对信号在时间和幅度两个维度进行缩放查看,还有可以调节“触发”的旋钮,帮助“稳定”波形的显示。
除了这些基础的功能之外,示波器还能够帮助工程师快速定量被测信号的频率、幅度以及其它的波形参数。总之示波器可以测试基于时间和基于电压的参数,如下:

  • 基于时间的参数: 频率和周期、占空比、上升时间和下降时间等
  • 电压参数: 幅度、*大电压、*小电压、平均电压等

那什么时候用示波器?

  • 在调试电路的输入、输出以及中间系统的时候用以确定信号的频率和幅度,基于这些信息可以判断电路的工作是否正常。
  • 确定电路中噪声的大小
  • 判断波形的形状 – 正弦波、方波、三角波、锯齿波、复合波形等等
  • 测量两个不同信号的相位差

示波器的选用依据
示波器的功能、性能、价格差别都非常大,示波器的选型需要根据使用的场景(考虑到将来所有可能的项目需求)并结合自己的预算进行选择,主要需要考虑的参数如下:

  • 数字 vs. 模拟 – 早期的模拟示波器将输入的电压以电子束的方式直接打在显示屏上;数字示波器内部由微处理器控制,通过模数转换器(ADC)将输入的模拟信号进行量化,并经过一系列的处理后将量化的波形显示出来。一般来讲,早期的模拟示波器带宽相对较低,功能较少,但响应时间也许更快,且没有数字示波器由于采样带来的混叠频率,随着科技的发展目前主流的都已经是数字示波器,除非特殊的场合需要模拟示波器;
  • 通道数 – 可以同时处理的模拟信号输入的数量,2通道*为常见,其次是4通道;
  • 带宽 – 能够可靠测量的模拟信号的频率范围,一般以MHz为单位来表示,下面的图可以看出来如果模拟带宽不够对被测波形的影响。
    • 取样率 – 这是数字示波器特有的指标,反映了对模拟信号以每秒多少次的速度进行采样。有的多通道示波器,当多个通道同时使用的时候采样率可能会降低,一般以MSa/S来表示,示波器的*高采样率应该大于4倍的模拟带宽。
    • 上升时间 – 示波器的上升时间决定了其能够测量的*快的上升脉冲,这个指标与带宽高度相关,可以用这个公式来换算:Rise Time = 0.35 / Bandwidth.
    • *大输入电压 – 每种电子产品都有其能够承受电压的*高极限,示波器的*高输入电压指的是,如果输入的信号电压超过这个值,极有可能会损毁示波器。
    • 分辨率 – 表征了对输入电压的量化精度,一般高速的示波器都采用8bit的高速ADC对模拟信号进行量化采样。
    • 垂直灵敏度 – 这个值表征了垂直显示的电压量程的*小和*大值,单位是伏/格。
    • 时间基准 – 表征了水平的时间轴的灵敏度范围,单位是秒/格
    • 输入阻抗 – 如果被测信号为很高频率的信号,即便是非常小的阻抗(电阻、电容、电感)叠加在电路上都会对信号带来比较大的影响。每一个示波器都会对测量的电路增加一定的阻抗,这个阻抗就是输入阻抗,它一般是比较大的电阻(>1 MΩ)与比较小的电容(在pF的范围)并联 (||). 在测量非常高频率的信号的时候输入阻抗的影响就变得比较明显,可以通过调节使用的探头来进行补偿。


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