示波器基礎(chǔ)系列之八-關(guān)于示波器捕獲信號(hào)
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時(shí)間：2017-01-05
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圖一 示波器的屏幕顯示及Timebase菜單顯示
圖二8位ADC的物理含義
下面我們按示波器捕獲波形的操作步驟來(lái)強(qiáng)調(diào)上面的四個(gè)基本原則。很多時(shí)候我們打開(kāi)示波器看到屏幕上顯示的波形和測(cè)量參數(shù)很多，譬如圖三所示。這時(shí)候我建議的第一個(gè)操作步驟是，恢復(fù)出廠設(shè)置將之前的設(shè)置都清楚掉。 清除掉再開(kāi)始從頭設(shè)置反而效率更高。恢復(fù)出廠設(shè)置的菜單在File下的Recall Default按鈕，如圖四所示。在進(jìn)行這一
圖三多波形多參數(shù)的顯示屏幕
圖四恢復(fù)出廠默認(rèn)設(shè)置
操作之后，如果示波器的第一和第二通道沒(méi)有接任何探頭，屏幕上看到的是兩條零電平的線，圖四中的C2沒(méi)有接探頭，顯示的就是一條零線。 這個(gè)操作之后，如果沒(méi)有看到這兩條線，這說(shuō)明示波器的通道工作不正常了，這也是判斷示波器好壞的一個(gè)方法。第二個(gè)操作步驟是接上探頭，選擇示波器的通道。有時(shí)侯接上探頭之后應(yīng)做探頭的校準(zhǔn)和通道之間延時(shí)的校準(zhǔn)，但在非嚴(yán)格的測(cè)量中有時(shí)侯忽略了這個(gè)步驟。本文的圖例中，我的實(shí)驗(yàn)環(huán)境是一個(gè)力科的DEMO板通過(guò)BNC線接到通道1，所以需要將通道2關(guān)掉。選擇通道通過(guò)按示波器面板上標(biāo)識(shí)為1,2,3,4的按鈕就可以了。第三個(gè)步驟是設(shè)置示波器的垂直通道。垂直通道設(shè)置的第一步是選擇耦合方式。低帶寬的示波器通常有四種耦合方式，DC 50Ω，DC 1MΩ，AC 1MΩ,Ground。 本例中因?yàn)槭墙覤NC線，需要將耦合方式設(shè)置為DC 50Ω，如圖五所示。 垂直通道設(shè)置的第二步是調(diào)節(jié)垂直偏置和垂直靈敏度，盡量使波形占滿屏幕，使得量化誤差最小。這是捕獲信號(hào)的第一個(gè)基本原則。調(diào)節(jié)垂直偏置和垂直靈敏度雖然可以通過(guò)一次菜單來(lái)設(shè)置，但也可以通過(guò)面板來(lái)快捷操作。如圖六所示，上面的四個(gè)旋鈕為調(diào)節(jié)垂直偏置，改變波形在屏幕中的位置,垂直按該旋鈕可以使offset自動(dòng)歸零。下面的四個(gè)旋鈕來(lái)改變量程。 為使波形占滿屏幕7.5柵格以上，有時(shí)需要微調(diào)旋鈕，選中垂直通道設(shè)置菜單中的Variable Gain就可以微調(diào)。力科的第四代示波器按這個(gè)旋鈕就可以直接微調(diào)了。圖七顯示了在不同量程下，測(cè)試同樣信號(hào)的峰-峰值的結(jié)果對(duì)比。在200mV/div量程下的結(jié)果為608.81mV（平均值），在80mV/div量程下為569.67mV。 在關(guān)于幅值相關(guān)的測(cè)試規(guī)范中應(yīng)定義好在多大的量程下進(jìn)行測(cè)試。否則，測(cè)試結(jié)果沒(méi)有可比性。垂直通道設(shè)置菜單中的其它各項(xiàng)的含義也都一目了然，不再一一介紹了。在完成垂直設(shè)置之后，進(jìn)行第四個(gè)操作步驟，調(diào)節(jié)時(shí)基。調(diào)節(jié)時(shí)基時(shí)要注意兩點(diǎn)，第一是時(shí)刻警惕采樣率。第二是至少捕獲感興趣的一個(gè)周期的低頻成份，使能看到信號(hào)的全貌。時(shí)基可以通過(guò)圖八所示的面板調(diào)節(jié)，在示波器的出廠默認(rèn)設(shè)置下，存儲(chǔ)深度是固定在100KS的，向左調(diào)節(jié)旋鈕捕獲時(shí)間越長(zhǎng)時(shí)，采樣率越低，這時(shí)候按面板上的局部放大鍵并使放大后的波形展開(kāi)能看清楚上升沿的細(xì)節(jié)，通過(guò)觀察上升沿上有沒(méi)有五個(gè)以上的采樣點(diǎn)來(lái)判斷信號(hào)有沒(méi)有失真。圖九所示的信號(hào)捕獲時(shí)間為500us，當(dāng)前實(shí)時(shí)采樣率為200MS/s，這兩個(gè)數(shù)字相乘的結(jié)果是100KS，這時(shí)候上升沿才兩個(gè)點(diǎn)，信號(hào)已嚴(yán)重欠采樣，波形嚴(yán)重失真。對(duì)于力科WaveRunner系列以上的示波器，可以設(shè)置固定采樣率,這樣在知道被測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)之后先固定在一個(gè)過(guò)采樣的采樣率，再調(diào)節(jié)采樣時(shí)基，只會(huì)改變捕獲的時(shí)間，信號(hào)不會(huì)失真。對(duì)于圖九所示的信號(hào)，如果捕獲的時(shí)間太短甚至觀察不到有欠幅，所以要捕獲較長(zhǎng)的時(shí)間才發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。而對(duì)于圖十的上面的圖示信號(hào)，雖然捕獲的時(shí)間已達(dá)到5ms，看到的波形讓我們以為是隔1.5ms有一段脈沖信號(hào)，但其實(shí)在捕獲20ms之后，我們才看清楚了這信號(hào)的真正特點(diǎn)。 這時(shí)候采樣率被降到1GS/s，其實(shí)波形已經(jīng)有點(diǎn)失真。這說(shuō)明需要更長(zhǎng)的存儲(chǔ)深度的好處。
評(píng)論