示波器應(yīng)用初探The basic usage of oscillograph

陳學(xué)誼

湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué)K1403班

示波器應(yīng)用初探
The basic usage of oscillograph

陳學(xué)誼

湖南廣益實(shí)驗(yàn)中學(xué)K1403班

示波器的作用被逐漸弱化，但它依然是測(cè)試技術(shù)的基石，如能進(jìn)行正確選型，并根據(jù)不用的使用條件選擇相應(yīng)的探頭，進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置，則依然可以在信號(hào)質(zhì)量測(cè)試中可以發(fā)揮重大的作用。

示波器；基石；選型；參數(shù)設(shè)置；信號(hào)質(zhì)量

1　概述

隨著智能化測(cè)試裝備的廣泛使用，傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備如萬用表、示波器的作用被逐漸弱化。但是傳統(tǒng)的測(cè)試設(shè)備在特定場(chǎng)合依然十分重要，它是測(cè)試技術(shù)的基礎(chǔ)。如示波器，其在信號(hào)質(zhì)量測(cè)試中的應(yīng)用、不同的型號(hào)和探頭的選擇、不同的觸發(fā)條件、不同的參數(shù)設(shè)置均會(huì)對(duì)最終的測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生重大影響并發(fā)揮重大的作用。

2　示波器選擇

根據(jù)被測(cè)信號(hào)特征選擇合適的示波器及探頭十分重要。示波器的帶寬、采樣率、存儲(chǔ)深度、波形刷新率等指標(biāo)關(guān)系到能否撲捉到真實(shí)的波形。

2.1帶寬

可以通過以下幾種方法確定合適的帶寬：

①最高信號(hào)頻率決定帶寬

示波器帶寬=3×信號(hào)帶寬。示波器帶寬是指示波器的模擬帶寬，信號(hào)帶寬是指系統(tǒng)中最高信號(hào)頻率。在現(xiàn)在的數(shù)字電路中，系統(tǒng)時(shí)鐘通常是頻率最高的信號(hào)。選擇示波器的帶寬至少應(yīng)該比這一頻率高三倍，以合理顯示這個(gè)信號(hào)的形狀。

②信號(hào)上升時(shí)間決定帶寬

信號(hào)帶寬=0.35/信號(hào)上升時(shí)間。若希望看到比較清晰的信號(hào)上升沿或下降沿波形則可遵照使用此公式。

2.2采樣率

可以根據(jù)幾種情況確定合適的采樣率：

①周期信號(hào)。采樣率=4×示波器帶寬。對(duì)于周期信號(hào)，現(xiàn)在絕大部分?jǐn)?shù)字示波器都采用數(shù)字重建的方法，使用4倍的乘數(shù)即可。

②單次信號(hào)。采樣率=10/信號(hào)周期。對(duì)于單次信號(hào)而言：其單次脈寬即可認(rèn)為是信號(hào)的周期，示波器無法采用數(shù)字重建的方法再現(xiàn)波形，所以在信號(hào)周期內(nèi)至少采集10個(gè)以上的點(diǎn)才能合理顯示出波形。

2.3存儲(chǔ)深度

存儲(chǔ)深度取決于希望的顯示時(shí)間和希望保持的采樣率。顯示時(shí)間越長(zhǎng)則能觀測(cè)到的波形數(shù)越多，采樣率越高則能觀測(cè)到的波形越細(xì)膩，而要達(dá)到這些要求則需要更大的存儲(chǔ)深度。三者之間的關(guān)系為：存儲(chǔ)深度=采樣速率×顯示時(shí)間。

2.4刷新率

波形刷新率是示波器在單位時(shí)間內(nèi)捕捉波形的次數(shù)。示波器在采樣一屏幕波形的數(shù)據(jù)后需要對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)、處理等工作，而這段時(shí)間示波器是不采集波形的，所以這段時(shí)間也稱為死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間越長(zhǎng)則漏掉的波形會(huì)越多，則波形刷新率越低。

2.5探頭選擇

示波器探頭選擇應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：

①探頭帶寬。探頭帶寬的概念與示波器帶寬相同，當(dāng)示波器帶寬為1G Hz、探頭帶寬為500M Hz時(shí)，那么總的有效帶寬則小于500M Hz。

②最大輸入電壓。被測(cè)信號(hào)的最大電壓（DC+AC峰值）應(yīng)小于最大輸入電壓，否則示波器和探頭可能被損壞。

3　示波器使用

3.1使用準(zhǔn)備

無源探頭在使用前需要校正其補(bǔ)償電容。

有源探頭在使用前需要進(jìn)行直流偏移校正，因?yàn)樘筋^內(nèi)含有放大器等有源器件，因溫漂等原因而引入了不同的直流偏移。

3.2示波器觸發(fā)

為了使示波器掃描信號(hào)與被測(cè)信號(hào)同步，我們可以設(shè)定一些條件，將被測(cè)信號(hào)不斷地與這些條件相比較，只有當(dāng)被測(cè)信號(hào)滿足這些條件時(shí)才啟動(dòng)掃描，從而使得掃描的頻率與被測(cè)信號(hào)相同或存在整數(shù)倍的關(guān)系，也就是同步。這種技術(shù)稱為“觸發(fā)”，而這些條件稱其為“觸發(fā)條件”。

邊沿觸發(fā)：利用信號(hào)變化的邊沿來進(jìn)行觸發(fā)。

毛刺觸發(fā)：可用來捕捉低電平或高電平上的毛刺，看其幅度是否超標(biāo)。

Runt觸發(fā)：信號(hào)幅度位于一定范圍內(nèi)時(shí)觸發(fā)，用于捕捉幅度異常信號(hào)。

脈寬觸發(fā)：信號(hào)時(shí)間寬度位于某一設(shè)定的時(shí)間范圍之內(nèi)，或者是位于該范圍之外時(shí)觸發(fā)，用于捕捉寬度異常信號(hào)。

Slew Rate觸發(fā)：信號(hào)邊沿的變化時(shí)間快于或慢于某一設(shè)定的值時(shí)觸發(fā)，用于檢查信號(hào)邊沿跳變速度是否足夠快。

Timeout觸發(fā)：信號(hào)電平保持低或高超過某一設(shè)定的時(shí)間時(shí)觸發(fā)，用于捕捉保持電平時(shí)間超限的波形。

模式觸發(fā)：來自各個(gè)輸入通道的信號(hào)進(jìn)行布爾運(yùn)算。滿足條件則觸發(fā)。

狀態(tài)觸發(fā)；在第四通道的上升或下降沿處，讀取前三個(gè)通道的邏輯運(yùn)算結(jié)果，滿足條件則觸發(fā)。

單次觸發(fā)：每觸發(fā)一次就停，可詳細(xì)觀察觸發(fā)信號(hào)左右的信號(hào)波形。

延時(shí)觸發(fā)：找到一個(gè)觸發(fā)脈沖后，延時(shí)一段時(shí)間，然后以延時(shí)后的時(shí)間點(diǎn)為觸發(fā)時(shí)刻顯示信號(hào)?？捎脕碓敿?xì)觀察與第一個(gè)觸發(fā)信號(hào)相距較遠(yuǎn)的信號(hào)。

4　結(jié)束語

傳統(tǒng)的通用測(cè)試設(shè)備如示波器，根據(jù)其在信號(hào)質(zhì)量測(cè)試中的應(yīng)用，選擇相應(yīng)的型號(hào)和探頭，并進(jìn)行正確的參數(shù)設(shè)置和觸發(fā)條件則可以充分發(fā)揮示波器在質(zhì)量測(cè)試中最大的作用。

［1］林茂六，趙華.寬帶取樣示波器Nose-to-Nose矯正理論的新進(jìn)展［J］.電子學(xué)報(bào)，2001（29）.

［2］李繼宇，董浩斌，湯峰.數(shù)字示波器在高頻信號(hào)采集中的作用.［J］現(xiàn)代電子技術(shù)，2003（13）.

The work of oscillograph is becoming weaken，but it’s the foundation of testing technology.If we can choose the correct type and complete the correct parameter setting，the cscillograph still can play great role.

oscillograph；foundation；lectotype；parametersetting；signal quality