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示波器基礎(chǔ)知識的十大工程師問答


  來源: 互聯(lián)網(wǎng) 時間:2019-01-15 編輯:思楊
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答:I2C總線信號一般工作速率不超過400Kbps,最近也出現(xiàn)了幾Mbps的芯片,有的示波器在設(shè)置觸發(fā)條件時,無需顧及不同速率的影響,但對其它總線,如CAN總線,則需要先在示波器上設(shè)置CAN總線當(dāng)前的實際工作速率以便示波器能正確理解協(xié)議,并正確觸發(fā)。若想對Inter-IC總線信號進(jìn)行進(jìn)一步的分析,如協(xié)議級分析,可使用邏輯分析儀,但相對來說價格比較高。


問題7:關(guān)于模擬和數(shù)字示波器比較的問題:1、模擬和數(shù)字示波器在觀察波形的細(xì)部時,哪個更有優(yōu)勢(例如在過零點和峰值時,觀察1%以下寄生波形)?2、數(shù)字示波器一般提供在線顯示均方根值,它的精度一般是多少?

答:1)觀察1%以下寄生波形,無論是模擬示波器還是數(shù)字示波器,觀察精度都不是很好。模擬示波器的垂直精度未必比數(shù)字示波器更高,如某500MHz帶寬的模擬示波器垂直精度是±3%,這并不比數(shù)字示波器(通常精度為1~2%)更具優(yōu)勢,而且對細(xì)節(jié),數(shù)字示波器的自動測量功能比模擬示波器的人工測量更精確。

2)對于示波器的幅值測量精度,很多人用A/D位數(shù)來衡量。實際上,隨著您所用的示波器帶寬、實際采樣率設(shè)置等,它會有所變化。若帶寬不夠,本身帶來的幅值測量誤差就很大,若帶寬夠了,采樣設(shè)置很高,實際的幅值測量精度也不如采樣率低時候的精度(您有時可參考示波器的用戶手冊,它可能會給出不同采樣率下,示波器的A/D實際有效位數(shù))??偟膩碇v,示波器測量幅值,包括均方根值的精度往往不如萬用表,同理,測量頻率它不如頻率計數(shù)器。


問題8:毛刺觸發(fā)指標(biāo)有什么意義(例如5ns)?假如有一個100MHz示波器,測量的方波信號大約是10M左右,而且是占空比1:1左右的方波,設(shè)想一下,一個10M的方波,它的正向或負(fù)向的脈寬都是50ns,那么在什么樣的情況下能真正用到5ns這個性能呢?

答:毛刺/脈寬觸發(fā)一般有兩種典型應(yīng)用場合,一是同步電路行為,如利用它來同步串行信號,或?qū)τ诟蓴_非常嚴(yán)重的應(yīng)用無法用邊沿觸發(fā)正確同步信號時,脈寬觸發(fā)就是一個選擇;另一是用來發(fā)現(xiàn)信號中的異?,F(xiàn)象,如因干擾或競爭引起的窄毛刺,由于該異常是偶發(fā)顯現(xiàn),必須用毛刺觸發(fā)來捕獲(也有一種方法是峰值檢測方式,但峰值檢測方法有可能受其最大采樣率的限制,所以一般是只能看而不能測)。在問題所提的例子中,若被測對象的脈沖寬度是50ns,而且該信號沒有任何問題,也就是說沒有因干擾、競爭等問題引起的信號畸變或變窄,那么用邊沿觸發(fā)就可同步該信號,無需使用毛刺觸發(fā)。根據(jù)不同的應(yīng)用,未必會使用到5ns這個指標(biāo),一般用戶將脈寬觸發(fā)設(shè)置為10ns~30ns。


問題9:在選擇示波器時,一般考慮最多的是帶寬,那么在什么情況下要對采樣速率有所考慮呢?

答:取決于被測對象。在帶寬滿足的前提下,希望最小采樣間隔(采樣率的倒數(shù))能夠捕捉到您需要的信號細(xì)節(jié)。業(yè)界有些關(guān)于采樣速率經(jīng)驗公式,但基本上都是針對示波器帶寬得出的,實際應(yīng)用中,最好不用示波器測相同頻率的信號。若在選型時,對正弦波選擇示波器帶寬應(yīng)是被測正弦信號頻率的3倍以上,采樣率是帶寬的4到5倍,也即實際上是信號的12到15倍;若是其它波形,要保證采樣率足以捕獲信號細(xì)節(jié)。若您正在使用示波器,可通過以下方法驗證采樣率是否夠用:將波形停下來,放大波形,若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值)就說明采樣率不夠,否則無礙。另外也可用點顯示來分析采樣率是否夠用。


問題10:如何理解"考核波形采樣率夠不夠時,將波形停下來,放大波形,若發(fā)現(xiàn)波形有變化(如某些幅值)就說明采樣率就不夠,否則無礙。也可用點顯示來分析采樣率是否夠用。"?

答:我有幸給用戶做過實測,曾親歷這種現(xiàn)象。當(dāng)時被測對象是一種看上去很隨機且高速變化的信號,用戶將觸發(fā)電平設(shè)在-13V左右。波形采集下來后想放大測量細(xì)節(jié)時,卻發(fā)現(xiàn)改變示波器時基(SEC/DIV)設(shè)置時,信號幅值突然變小,我當(dāng)時將示波器改成點顯示,發(fā)現(xiàn)好像是點數(shù)(存儲深度)不夠,但我比較點顯示和矢量顯示后,發(fā)現(xiàn)若矢量顯示有一定可信性,那么就是當(dāng)前的兩個采樣間隔(采樣率的倒數(shù))中信號有突變,但未能被采集到(采樣間隔不夠細(xì),即采樣率不夠高)。我換了一臺同樣存儲深度但采樣率較高的示波器,發(fā)現(xiàn)問題消失了。

存儲深度也會影響示波器能用到的實際最大采樣率。存儲深度太淺可能是個問題,因為存儲深度可能限制能實際用到的最大采樣速率,但實質(zhì)上是采樣率不夠,丟失了信號細(xì)節(jié)。存儲深度不夠深,可能會導(dǎo)致實際采樣率不高,這一點跟廠家提供的指標(biāo)關(guān)系不大。


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