陳學誼

湖南廣益實驗中學K1403班

示波器應用初探
The basic usage of oscillograph

陳學誼

湖南廣益實驗中學K1403班

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

示波器；基石；選型；參數(shù)設(shè)置；信號質(zhì)量

1　概述

隨著智能化測試裝備的廣泛使用，傳統(tǒng)的測試設(shè)備如萬用表、示波器的作用被逐漸弱化。但是傳統(tǒng)的測試設(shè)備在特定場合依然十分重要，它是測試技術(shù)的基礎(chǔ)。如示波器，其在信號質(zhì)量測試中的應用、不同的型號和探頭的選擇、不同的觸發(fā)條件、不同的參數(shù)設(shè)置均會對最終的測試結(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)被測信號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、存儲深度、波形刷新率等指標關(guān)系到能否撲捉到真實的波形。

2.1帶寬

可以通過以下幾種方法確定合適的帶寬：

①最高信號頻率決定帶寬

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

②信號上升時間決定帶寬

信號帶寬=0.35/信號上升時間。若希望看到比較清晰的信號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。采樣率=4×示波器帶寬。對于周期信號，現(xiàn)在絕大部分數(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。采樣率=10/信號周期。對于單次信號而言：其單次脈寬即可認為是信號的周期，示波器無法采用數(shù)字重建的方法再現(xiàn)波形，所以在信號周期內(nèi)至少采集10個以上的點才能合理顯示出波形。

2.3存儲深度

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

2.4刷新率

波形刷新率是示波器在單位時間內(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)后需要對其進行存儲、處理等工作，而這段時間示波器是不采集波形的，所以這段時間也稱為死區(qū)時間。死區(qū)時間越長則漏掉的波形會越多，則波形刷新率越低。

2.5探頭選擇

示波器探頭選擇應注意以下兩點：

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

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

3　示波器使用

3.1使用準備

無源探頭在使用前需要校正其補償電容。

有源探頭在使用前需要進行直流偏移校正，因為探頭內(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與被測信號同步，我們可以設(shè)定一些條件，將被測信號不斷地與這些條件相比較，只有當被測信號滿足這些條件時才啟動掃描，從而使得掃描的頻率與被測信號相同或存在整數(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)：利用信號變化的邊沿來進行觸發(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。

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

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

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

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

模式觸發(fā)：來自各個輸入通道的信號進行布爾運算。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，讀取前三個通道的邏輯運算結(jié)果，滿足條件則觸發(fā)。

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

延時觸發(fā)：找到一個觸發(fā)脈沖后，延時一段時間，然后以延時后的時間點為觸發(fā)時刻顯示信號。可用來詳細觀察與第一個觸發(fā)信號相距較遠的信號。

4　結(jié)束語

傳統(tǒng)的通用測試設(shè)備如示波器，根據(jù)其在信號質(zhì)量測試中的應用，選擇相應的型號和探頭，并進行正確的參數(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矯正理論的新進展［J］.電子學報，2001（29）.

［2］李繼宇，董浩斌，湯峰.數(shù)字示波器在高頻信號采集中的作用.［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