示波器是一種用來(lái)測(cè)量交流電或脈沖電流波的形狀的儀器,由電子管放大器、掃描振蕩器、陰極射線管等組成。除觀測(cè)電流的波形外,還可以測(cè)定頻率、電壓強(qiáng)度等。凡可以變?yōu)殡娦?yīng)的周期性物理過(guò)程都可以用示波器進(jìn)行觀測(cè)。
那么真的熟悉示波器嗎?下面由西安安泰儀器維修中心網(wǎng)為大家分享有關(guān)示波器的專業(yè)常用術(shù)語(yǔ):
1、帶寬
指的是正弦輸入信號(hào)衰減到其實(shí)際幅度的70.7%時(shí)的頻率值,即-3dB點(diǎn)(基于對(duì)數(shù)標(biāo)度)。本規(guī)范指出示波器所能準(zhǔn)確測(cè)量的頻率范圍。帶寬決定示波器對(duì)信號(hào)的基本測(cè)量能力。
隨著信號(hào)頻率的增加,示波器對(duì)信號(hào)準(zhǔn)確顯示能力將下降。如果沒(méi)有足夠的帶寬,示波器將無(wú)法分辨高頻變化。幅度將出現(xiàn)失真,邊緣將會(huì)消失,細(xì)節(jié)數(shù)具將被丟失。如果沒(méi)有足夠的帶寬,得到的關(guān)于信號(hào)的所有特性、響鈴和振鳴等都毫無(wú)意義。
5倍準(zhǔn)則
5倍準(zhǔn)則(示波器所需帶寬=被測(cè)信號(hào)的頻率成分Х5)使用5倍準(zhǔn)則選定的示波器的測(cè)量誤差將不會(huì)超過(guò)±2%,一般已足夠了。然而,隨著信號(hào)頻率的增加,這個(gè)經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則已不再適用。帶寬越高,再現(xiàn)的信號(hào)就越準(zhǔn)確。
2、上升時(shí)間
在數(shù)字世界中,時(shí)間的測(cè)定至關(guān)重要。在測(cè)定數(shù)字信號(hào)時(shí),如脈沖和階躍波可能更需要對(duì)上升時(shí)間作性能上的考率。示波器必需要有足夠長(zhǎng)的上升時(shí)間,才能準(zhǔn)確的捕獲快速變換的信號(hào)細(xì)節(jié)。
示波器上升時(shí)間
示波器上升時(shí)間=被測(cè)信號(hào)的快上升時(shí)間+5上升時(shí)間描述示波器的有效頻率范圍,選擇示波器上升時(shí)間的依據(jù)類似于帶寬的選擇依據(jù)。示波器的上升時(shí)間越快,對(duì)信號(hào)的快速變換的捕獲也就越準(zhǔn)確。
3、采樣速率
采樣速率表示的是示波器在一個(gè)波形或周期內(nèi),采樣輸入信號(hào)的頻率。表示為樣點(diǎn)數(shù)每秒(S/S)。示波器的采樣速率越快,所顯示的波形的分辨率和清晰度就越高,重要信息和事件丟失的概率就越小。如果需要觀測(cè)較長(zhǎng)時(shí)間范圍內(nèi)的慢變信號(hào),則小采樣率就變得較為重要。
計(jì)算采樣速率的方法取決于所測(cè)量的波形類型,以及示波器所采用的信號(hào)重構(gòu)方式。為了準(zhǔn)確的再現(xiàn)信號(hào)并避免混淆,奈奎斯特定理規(guī)定,信號(hào)的采樣速率必需不小于其頻率成分的兩倍。
然而,這個(gè)定理的前提是基于無(wú)限長(zhǎng)時(shí)間和連續(xù)的信號(hào)。由于沒(méi)有示波器可以提供無(wú)限時(shí)間的記錄長(zhǎng)度,而且從定義上看,低頻干擾是不連續(xù)的,所以采用兩倍于頻率成分的采樣速率是不夠的。實(shí)際上,信號(hào)的準(zhǔn)確再現(xiàn)取決于其采樣速率和信號(hào)采樣點(diǎn)間隙所采用的插值法。
使用正弦差值法時(shí)
在使用正弦差值法時(shí),為了準(zhǔn)確再顯信號(hào),示波器的采樣速率至少需為信號(hào)頻率成分的2.5倍。使用線性插值法時(shí),示波器的采樣速率應(yīng)至少是信號(hào)頻率成分的10倍。
4、波形捕獲速率
是指示波器采集波形的速度。所有的示波器都會(huì)閃爍。也就是說(shuō),示波器每秒鐘以特定的次數(shù)捕獲信號(hào),在這些測(cè)量點(diǎn)之間將不在進(jìn)行測(cè)量。這就是波形捕獲速率,表示為波形數(shù)每秒(wfms/s)。
波形捕獲速率取決于示波器的類型和性能級(jí)別,且有著很大的變化范圍。高波形捕獲速率的示波器將會(huì)提供更多的重要信號(hào)特性,并能極大的增加示波器快速捕獲瞬時(shí)的異常情況,如抖動(dòng)、矮脈沖、低頻干擾和瞬時(shí)誤差的概率。
5、記錄長(zhǎng)度
表示為構(gòu)成一個(gè)完整波形記錄的點(diǎn)數(shù),決定了每個(gè)通道中所能捕獲的數(shù)據(jù)量。由于示波器僅能存儲(chǔ)有限數(shù)目的波形采樣,波形的持續(xù)時(shí)間和示波器的采樣速率成反比。
6、觸發(fā)能力
示波器的觸發(fā)功能在正確的信號(hào)位置點(diǎn)同步水平掃描,決定著信號(hào)特性是否清晰。觸發(fā)控制按鈕可以穩(wěn)定重復(fù)的波形并捕獲單脈沖波形。
7、有效比特
是示波器準(zhǔn)確再現(xiàn)正弦信號(hào)波形的能力的度量。這個(gè)度量將示波器的實(shí)際錯(cuò)誤同理論上理想的數(shù)字化儀進(jìn)行比較。由于實(shí)際的誤差數(shù)包括噪聲和失真,所以必需指定信號(hào)的頻率和幅度。
8、頻率響應(yīng)
僅僅采用帶寬是不足以保證示波器準(zhǔn)確捕獲高頻信號(hào)的。示波器設(shè)定的目標(biāo)是一個(gè)特定類型的頻率響應(yīng):大平坦包絡(luò)時(shí)延(MFED)。此類型的頻率響應(yīng)用小的過(guò)沖和阻尼振蕩,提供極好的脈沖逼真度。
由于數(shù)字示波器是由實(shí)際的放大器、衰減器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、連接器和繼電器組成,MFED響應(yīng)只是對(duì)目標(biāo)值的一個(gè)逼近。不同廠家的產(chǎn)品的脈沖逼真度有著很大的不同。
9、垂直靈敏度
垂直靈敏度指示垂直放大器對(duì)弱信號(hào)的放大程度,通常用每刻度多少毫伏來(lái)表示。多用途示波器能檢測(cè)出的小伏特?cái)?shù)的典型值約為1mv每垂直顯示屏刻度。
10、掃描速度
掃描速度表征軌跡掃過(guò)示波器顯示屏的速度有多快,以便能夠發(fā)現(xiàn)更細(xì)微的細(xì)節(jié)。示波器的掃描速度用時(shí)間(秒)/格表示。
11、增益精度
增益精度是表征垂直系統(tǒng)對(duì)信號(hào)的衰減或放大的準(zhǔn)確程度,通常用多少百分比誤差來(lái)表示。
12、水平準(zhǔn)確度
水平或者時(shí)基準(zhǔn)確度是指在水平系統(tǒng)中,顯示信號(hào)的定時(shí)的準(zhǔn)確度,通常用多少百分比誤差來(lái)表示。
13、垂直分辨率
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的垂直分辨率,也就是數(shù)字示波器的垂直分辨率,是指示波器將輸入電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的程度。垂直分辨率用比特?cái)?shù)來(lái)度量。計(jì)算方法能提高有效的分辨率,例如高分辨率捕獲模式。
本文轉(zhuǎn)載于西安安泰儀器維修中心網(wǎng),歡迎留言探討。
1、基本結(jié)構(gòu)
?、資軸系統(tǒng)
由衰減器、放大器及延遲線等組成。其主要作用是放大被測(cè)信號(hào)電壓使之達(dá)到適當(dāng)?shù)姆?,以?qū)動(dòng)束作垂直偏轉(zhuǎn)。
?、赬軸系統(tǒng)
由觸發(fā)整形電路、掃描發(fā)生器及x軸放大器組成。其作用是產(chǎn)生掃描鋸齒波并加以放大,驅(qū)動(dòng)電子束進(jìn)行水平方向掃描。觸發(fā)整形電路則保證在熒光屏上顯示的波形穩(wěn)定,以利于對(duì)信號(hào)波形的觀察。
③Z軸系統(tǒng)
由示波管、增輝電路、和校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器組成。示波管由電子槍、X軸偏轉(zhuǎn)板、Y軸偏轉(zhuǎn)板和熒光屏組成,其主要作用是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào),用于對(duì)被測(cè)信號(hào)波形的顯示。增輝電路的作用是在信號(hào)掃描正程使光跡變亮,而在信號(hào)掃描回程使光跡消隱。電源電路將交流市電變換成多種高壓和低壓電源,以滿足示波管及其他電路工作的需要。校準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器提供幅度、周期都十分準(zhǔn)確的方波信號(hào)用于校準(zhǔn)的相關(guān)性能指標(biāo)。
2、工作過(guò)程
被測(cè)信號(hào)電壓經(jīng)過(guò)示波器探頭加到Y(jié)軸輸入端,經(jīng)過(guò)衰減、前置放大和倒相后,再經(jīng)延遲線延遲和Y軸后置放大器放大,輸出足夠大的推挽信號(hào)加到示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上,控制電子束作垂直方向的偏移。
為了能夠穩(wěn)定的顯示波形,使每次掃描的起點(diǎn)都對(duì)應(yīng)于被測(cè)量信號(hào)的同一相位點(diǎn)上,可將被測(cè)信號(hào)送至觸發(fā)整形電路。觸發(fā)整形電路在被測(cè)信號(hào)的某個(gè)電子和極性下被觸發(fā),輸出觸發(fā)脈沖去啟動(dòng)掃描發(fā)生器產(chǎn)生鋸齒波電壓,經(jīng)過(guò)x軸放大器放大后成為推挽信號(hào)加至示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上,以控制電子束作水平方向的偏轉(zhuǎn)(即掃描過(guò)程)。同時(shí),掃描信號(hào)發(fā)生器還輸出脈寬與掃描正程相等的增輝脈沖,并經(jīng)過(guò)z軸系統(tǒng)加至示波管的柵極使顯示的光跡增亮。
示波器是一種用途十分廣泛的測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見(jiàn)的電信號(hào)變換成看得見(jiàn)的圖像,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過(guò)程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)(這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理)。因此示波器被譽(yù)為工程師的眼睛;那么示波器使用中常見(jiàn)的故障以及注意事項(xiàng)有哪些呢?下面分享示波器使用中的典型故障以及處理方法:
一、示波器故障造成的不開機(jī)
示波器內(nèi)部有獨(dú)立的電源模塊為主板和各功能模塊供電,故需著重關(guān)注用電安全。
使用中需注意的問(wèn)題:
1、使用示波器原裝電源線;
2、確認(rèn)電網(wǎng)穩(wěn)定。當(dāng)電網(wǎng)中有大功率電器接入時(shí),先關(guān)閉示波器,拔下電源線,待電網(wǎng)穩(wěn)定后再使用;
3、開機(jī)時(shí):先插上AC電源線,再按開機(jī)鍵開機(jī);關(guān)機(jī)時(shí):先按關(guān)機(jī)鍵關(guān)閉示波器,再拔掉AC電源線;
4、注意儀器使用環(huán)境,定期清理灰塵。
二、示波器燒通道/燒采集板
一般通道故障是由靜電或接入過(guò)大信號(hào)造成的,嚴(yán)重的時(shí)候更會(huì)燒掉采集板和主控板。這種故障維修難度大、周期長(zhǎng)、成本高,故使用中需特別注意:
1、嚴(yán)禁用手或身體其他部位碰觸示波器通道接口,防止靜電損傷;
2、使用前先估算信號(hào)幅度,使用合適衰減倍數(shù)的探頭進(jìn)行測(cè)試;
3、測(cè)試時(shí)先將探頭接好,再通入信號(hào);測(cè)試完畢后先斷開測(cè)試信號(hào),再取下探頭。
三、示波器系統(tǒng)問(wèn)題
類似計(jì)算機(jī),示波器也有一套自己的操作系統(tǒng)來(lái)管理和控制硬件和軟件資源。常見(jiàn)的示波器系統(tǒng)問(wèn)題有系統(tǒng)崩潰,驅(qū)動(dòng)程序丟失,數(shù)據(jù)丟失,磁盤/內(nèi)存損壞等等。
使用中需注意的問(wèn)題:
1、定期清理系統(tǒng),進(jìn)行全盤殺毒,備份系統(tǒng);
2、不要對(duì)系統(tǒng)文件進(jìn)行操作。對(duì)系統(tǒng)文件誤操作可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰;
3、注意開關(guān)機(jī)順序,禁止直接拔電源線。