示波器基礎(chǔ)知識

1、 示波器基礎(chǔ)知識示波器基礎(chǔ)知識 20050523示波器基礎(chǔ)知識示波器基礎(chǔ)知識 示波器的技術(shù)概念示波器的技術(shù)概念 示波器基本功能和應(yīng)用示波器基本功能和應(yīng)用 使用示波器的注意事項使用示波器的注意事項示波器能做什么示波器能做什么?示波器是顯示信號波形的設(shè)備，顯示的是信號的電壓隨著時間的示波器是顯示信號波形的設(shè)備，顯示的是信號的電壓隨著時間的變化，利用示波器，你可以做到：變化，利用示波器，你可以做到：l 看到一個信號的時間和電壓的值；看到一個信號的時間和電壓的值；l 計算周期信號的頻率計算周期信號的頻率(Frequency)；l 知道信號的上升沿和下降沿的情況知道信號的上升沿和下降沿的情況(單調(diào)性）；

2、單調(diào)性）；l 知道信號的過沖情況（知道信號的過沖情況（Overshoot, Undershoot)；l 知道信號的振鈴（知道信號的振鈴（Ringback)l 知道信號的噪音情況知道信號的噪音情況(noise)；l 知道信號是否有毛刺知道信號是否有毛刺(glitch)；l 知道信號間的時序關(guān)系知道信號間的時序關(guān)系(sequence)；在示波器的屏幕中，橫坐標(biāo)（在示波器的屏幕中，橫坐標(biāo)（X）代表時間，縱坐標(biāo)（）代表時間，縱坐標(biāo)（Z）代表電壓的幅度，另）代表電壓的幅度，另外還有一維，是比較少關(guān)注的，就是亮度（外還有一維，是比較少關(guān)注的，就是亮度（Z），現(xiàn)在），現(xiàn)在TEK的的DPO示波器中，示波器中，

3、這個亮度還表示了出現(xiàn)概率（它用了這個亮度還表示了出現(xiàn)概率（它用了16階灰度來表示出現(xiàn)的概率）。階灰度來表示出現(xiàn)的概率）。示波器的技術(shù)概念示波器的技術(shù)概念u 帶寬和上升時間帶寬和上升時間u 采樣率采樣率u 采樣率采樣率u 記錄長度記錄長度u 波形捕獲率波形捕獲率u 探頭能力（保證信號不失真的探頭能力（保證信號不失真的輸入示波器輸入示波器)例如：把100M帶寬示波器輸入100M 1V 正弦波觀察到的將是100M 0.707V的波形。示波器的探頭示波器的探頭l 要測試，示波器就少不了探頭，探頭四個主要的指標(biāo)為帶寬、輸入電阻、輸入電容和衰減倍數(shù)。我們最常用的探頭是測試電壓波形的有源探頭和無源探頭。l通

4、常來說帶寬高的探頭，它的輸入阻抗普遍要低。比如同樣是有源探頭的P6204和P6249，帶寬分別為1GHz和4GHz，它們的輸入輸入阻抗分別為10M歐姆和20k歐姆。需要注意的是，阻抗會隨著輸入信號的頻率而變化，比如隨著頻率的升高而減低，它不是一個恒定的數(shù)值。l輸入電壓比較高的探頭，它的帶寬也低，反之，帶寬高的探頭，它的輸入電壓范圍比較小。比如有源探頭P6245的帶寬為1.5GHz，它的輸入電壓范圍僅為40V，而500MHz帶寬的無源探頭P6139A的最大輸入電壓為300V。l探頭特別是有源探頭，都需要校準(zhǔn)的。一般是利用示波器提供標(biāo)準(zhǔn)的1kHz的信號來校準(zhǔn)。 在測試時，我們盡量要使用短的地線和帶

5、寬高的有源探頭。在測試時，我們盡量要使用短的地線和帶寬高的有源探頭。下面是同一個時鐘，使用兩個不同的探頭做比較的結(jié)果。 示波器： TEK的TDS580C，1GHz帶寬，4GHz采樣速率。l 探頭1：無源探頭P6139，500M帶寬，10M歐姆輸入電阻，8pF輸入電容，10倍衰減，地線比較長，加上夾子大約13cm；l 探頭2：有源探頭P6245，1.5GHz帶寬，1M歐姆輸入電阻，1pF輸入電容，10倍衰減，短地線，長約3cm）。無源探頭P6139的測試波形圖有源探頭P6245的測試波形圖從兩個波形看出，無源探頭加長地線的結(jié)果是有比較大的過沖，并有輕微的振蕩。另外由于反射波的原因，造成上升沿變陡

6、。因此如果要得到比較準(zhǔn)確的波形，最好選用帶寬高、輸入電容低的有源探頭，并使用短地線，如果圖方便使用長地線，只會帶來更大的誤差。l 波形放大鏡波形放大鏡ZOOM功能功能1) 示波器可以在屏幕上同時顯示放大波形與未放大波形，這被稱之為zoom preview 模式。2) 其中屏幕上半段顯示放大后的波形；下半段顯示未被放大的波形，并且采樣一個方框（或兩個方框，即DUAL ZOOM模式）來指示當(dāng)前被放大的波形區(qū)域。3) 可以使用HORIZ和VERT面板鍵來擴(kuò)大、縮小以及移動方框的位置，對測試波形進(jìn)行任意縮放顯示。l波形數(shù)學(xué)運算功能波形數(shù)學(xué)運算功能泰克示波器提供了對所測試波形的FFT, invert,

7、add, subtract, divide, multiply以及Differentiation，Integration等功能，滿足我們各種波形運算的需求。例如我們那可以通過把原始測試波形減去地噪聲來得到干凈的數(shù)字波形，以方便各種分析；或者在沒有差分探頭的情況下通過兩個通道求差來測試差分信號等。l測試統(tǒng)計讀數(shù)功能測試統(tǒng)計讀數(shù)功能 具有Measurement Statistics功能，測試統(tǒng)計可以選擇顯示平均/標(biāo)準(zhǔn)方差或者M(jìn)in/Max值。示波器的觸發(fā)示波器的觸發(fā)n 邊沿邊沿Edge Edge 觸發(fā)觸發(fā)n 脈沖脈沖Pulse Pulse 觸發(fā)觸發(fā)n 邏輯邏輯Logic Logic 觸發(fā)觸發(fā)n 單

8、次單次Single Single 觸發(fā)觸發(fā)n 延時延時DelayDelay觸發(fā)觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)邊沿觸發(fā)是用得最多的觸發(fā)方式，它使波形在上升或下降沿的某一個邊沿觸發(fā)是用得最多的觸發(fā)方式，它使波形在上升或下降沿的某一個電平位置被觸發(fā)。電平位置被觸發(fā)。說明：我們一般先用邊沿觸發(fā)方式觀察信號情況，發(fā)現(xiàn)有問題時再說明：我們一般先用邊沿觸發(fā)方式觀察信號情況，發(fā)現(xiàn)有問題時再根據(jù)實際情況選用其它的觸發(fā)方式根據(jù)實際情況選用其它的觸發(fā)方式脈沖觸發(fā)方式有以下分類： 捕捉毛刺Glitch觸發(fā) 捕捉幅度異常信號Runt觸發(fā)(3) 捕捉寬度異常信號Width觸發(fā)(4) 檢查邊沿跳變速度Slew Rate觸發(fā) 上面幾種

9、觸發(fā)，在測試總線和控制信號的異常情況方面，比較有用。單次觸發(fā) 單次觸發(fā)并非一個獨立的觸發(fā)方式，它和其他方式一起使用，只是其他方式可以進(jìn)行多次的觸發(fā)，而單次觸發(fā)只會觸發(fā)一次就停止了，并將信號顯示出來，比如對于上電的電壓上升的情況 、捕獲很少出現(xiàn)的脈沖毛刺等比較有用。工作中的波形測量應(yīng)用工作中的波形測量應(yīng)用應(yīng)用一：我想知道從通道2輸入的數(shù)字信號上有沒有寬度窄于50ns并且幅度超過1.2V的正極性毛刺？觸發(fā)類型（Type）：脈沖（Pulse）觸發(fā)方式（Class）：毛刺（Glitch）觸發(fā)源（Source）：通道2（ch2）極性與寬度（Polarity & Width）：極性設(shè)為正（Posi

10、tive），寬度值調(diào)定為50ns毛刺（Glitch）：）：設(shè)置為Accept觸發(fā)電平（Level）： 調(diào)節(jié)到1.2V注意時間和幅度坐標(biāo)打到合適的檔位。在以上的設(shè)置環(huán)境下，系統(tǒng)將捕捉到滿足觸發(fā)條件的毛刺。應(yīng)用二：從通道1輸入的信號的上升時間是不是長于300ns？觸發(fā)類型：脈沖(pulse)觸發(fā)方式: 斜率（Slew Rate）觸發(fā)源：通道1(ch1)極性（Polarity）：上升沿Trigger When：設(shè)為快于，并調(diào)節(jié)上升時間為300nsThresholds：從0.5V上升到4.5V（是+5V電平邏輯）應(yīng)用三：某一個高電平上有許多負(fù)脈沖，脈沖寬度分布在極寬的范圍內(nèi)，我想利用寬度位于9s與9.

11、5s之間的負(fù)脈沖進(jìn)行觸發(fā)，怎么辦？觸發(fā)類型：脈沖觸發(fā)方式：寬度（WidthWidth）觸發(fā)源：對應(yīng)的通道極性：負(fù)Trigger WhenTrigger When：設(shè)置寬度下限為9s、上限為9.5s，并且是在該范圍內(nèi)觸發(fā)LevelLevel：調(diào)到合適的值應(yīng)用四：某一信號上有很多由不同原因引起的脈沖，脈沖幅度分布在05V范圍內(nèi)，我想利用幅度落在33.5V范圍內(nèi)并且寬度大于10ns的脈沖進(jìn)行觸發(fā)，怎么辦？觸發(fā)類型：脈沖觸發(fā)方式：幅度異常（Runt）觸發(fā)源： 對應(yīng)的通道極性：正Threshold：設(shè)置幅度下限為3V、上限為3.5VTrigger When：設(shè)置Runt is Wider than 10

12、ns應(yīng)用五：我想知道在ch4時鐘的上升沿處，有沒有ch1為+5V、ch2為+5V、ch3為0V的情況出現(xiàn)？觸發(fā)類型：Logic觸發(fā)方式：StateDefine Inputs：前三個通道的定義分別為H、H、L第四個定義為上升沿Define Logic： 定義為ANDTrigger When：設(shè)置為Goes TRUE（輸出為1時觸發(fā)）Set Thresholds：設(shè)置為相應(yīng)的電平閾值應(yīng)用六：我想看到某塊單板上電期間，其上電源的暫態(tài)波形（假設(shè)電源為+5V的）進(jìn)入單次觸發(fā)模式調(diào)節(jié)觸發(fā)電平到05V之間的某個值。（當(dāng)然不能低到讓噪聲電平觸發(fā)）按一下RUN/STOP加電。*暫態(tài)過程一般很長，為了將很長的這個

13、過程捕捉到，可以利用前面提到的長記錄長記錄長度長度功能。只需在加電前進(jìn)入HORIZONTAL MENU，再進(jìn)入Record Length項選擇波形記錄的長度。應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題應(yīng)用中應(yīng)該注意的問題1 1、針對具體的應(yīng)用，組成的示波器測量系統(tǒng)必須提供合適的上升時間和帶 寬。為了進(jìn)行精確的幅度測量，測量系統(tǒng)的上升時間應(yīng)比被測信號的上升時間快三到五倍。 用戶必須知道非正弦信號包含許多遠(yuǎn)高于信號基本頻率的成分。例如，測量100MHz方波時，為了包含四次諧波要求測量系統(tǒng)具有400MHz的帶寬。2、測量時探頭的接地點一定要搭接，在使用兩個探頭測量時不應(yīng)該只接一個探頭的地，并且使用盡可能短的地線以使地線的影響最小化。3、各個接地點（如A點和C點）之間由于地電流（這個地電流可自直流直至特高頻）流通而處于不同電位。因此測量時應(yīng)該就近接地。4. 探頭的筆頭與接地線之間形成的環(huán)路（不是指前面的地環(huán)路） 越小越好，以防止外部電磁場在該環(huán)路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電壓。5. 探頭里的微調(diào)電容是對特定的示波器調(diào)定的，各臺示波器的CI值一般都不相同，所以探頭一般不能互換，否則信號會引入畸變。6. 通過選擇低阻抗測試點，可以使探頭負(fù)載效應(yīng)最小化。通常陰極、射極和源極比陽極、集電極和漏極更適合于做測試點。7、在利用示波器的不同通道進(jìn)行時間或相位一致性