成為DSO專家：擴(kuò)展示波器用途的另外十個技巧
加入技術(shù)交流群
解調(diào)PWM信號
脈寬調(diào)制(PWM)被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源和電機(jī)控制器。分析控制環(huán)路的動態(tài)情況要求觀察脈沖寬度隨時間的變化。如果你的示波器具有電源分析選件包，那么你就能直接使用這個功能。如果你的示波器沒有這方面的配置，你可以使用示波器的跟蹤(某些示波器中的時間跟蹤)功能解調(diào)出PWM控制信號。
首先，確保你的示波器包含所有實(shí)例測量。也就是說，如果你測量波形的寬度，示波器將測量屏幕上出現(xiàn)的波形的每個周期。示波器還應(yīng)該包含依據(jù)測量到的參數(shù)產(chǎn)生波形的跟蹤功能。寬度或“width@level”參數(shù)的跟蹤可以顯示每個周期脈寬隨時間的變化，并且與源軌跡同步。因此寬度跟蹤是解調(diào)PWM信號的理想工具。跟蹤功能可以從參數(shù)或數(shù)學(xué)設(shè)置中訪問。
圖1顯示了作為負(fù)載電流階躍變化(軌跡C2，從上數(shù)第3個)響應(yīng)的PWM控制器輸出(軌跡C1，頂部軌跡)的跟蹤軌跡F1，即展示width@level 參數(shù)與時間關(guān)系的(底部軌跡)?？s放軌跡Z1(從上數(shù)第2個)是水平方向放大了的隨負(fù)載變化的控制器輸出，展示了脈寬的變化。
圖1：使用width@level參數(shù)跟蹤功能，在數(shù)學(xué)軌跡F1(最底部的軌跡)中顯示PWM波形每個周期即時寬度與時間的關(guān)系，反應(yīng)了軌跡C2(從上數(shù)第3條)所示的負(fù)載電流的階躍變化。
參數(shù)可以像圖1中那樣應(yīng)用于跟蹤功能，其中參數(shù)P2到P4分別從跟蹤波形中讀取最大、最小、平均和最后一個脈沖寬度。
創(chuàng)建用于評估磁性器件的磁滯圖
用于電感或變壓器等電磁元件的磁滯或B/H曲線是一種常見的電源測量項(xiàng)目。磁性材料可以通過繪制作為磁場強(qiáng)度(H)函數(shù)的磁通密度(B)進(jìn)行表征。這個功能有時在示波器的電源分析選件中提供。這種圖也很容易在帶X-Y顯示器的任何示波器上創(chuàng)建。圖2顯示了如何連接電感和信號發(fā)生器產(chǎn)生B/H曲線。
圖2：將電壓波形v(t)連接到示波器X-Y顯示器的垂直或Y通道。電流波形i(t)連接到水平或X通道。
H是磁場強(qiáng)度，單位為安培/米
B是磁通密度，單位特斯拉
A是橫截面積，單位平方米
n是匝數(shù)
l是平均路徑長度，單位米
v(t)是電感上的電壓，單位伏特
i(t)是流過電感的電流，單位安培
需要注意的是，為了確定磁通密度，必須對電壓波形求積分。
如果需要的話，你可以使用重定標(biāo)數(shù)學(xué)函數(shù)對磁場強(qiáng)度和磁通密度進(jìn)行調(diào)整。這要求掌握待測器件的物理特性知識，如上面公式中規(guī)定的那樣。
圖3顯示了這種電壓與電流經(jīng)積分后的B/H曲線在示波器屏幕上顯示的結(jié)果。從待測器件施加的電壓用數(shù)學(xué)軌跡F1進(jìn)行積分，并在數(shù)學(xué)軌跡F2中作了重新定標(biāo)，最終在X-Y顯示器的垂直軸上讀取單位為特斯拉的磁通密度。電流波形在數(shù)學(xué)軌跡F3中得到重新定標(biāo)，并應(yīng)用于水平軸。
圖3：根據(jù)電感上的電壓和流經(jīng)電感的電流產(chǎn)生并經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整的磁滯圖。
將波形數(shù)據(jù)重定標(biāo)為合適的單位
在前一章節(jié)中，我們必須將電壓波形的積分轉(zhuǎn)換為磁通密度。這要求將波形除以一個常數(shù)(匝數(shù)與橫截面的乘積)。另外，正確的單位應(yīng)該是特斯拉。這些操作可以使用示波器的重定標(biāo)數(shù)學(xué)函數(shù)來完成。重定標(biāo)允許用戶將波形乘上一個常數(shù)，然后再增加一個常數(shù)，而且可以通過配置用用戶選擇的單位覆蓋原有單位(本例中是伏特)。本例中使用的示波器提供48種標(biāo)準(zhǔn)電氣單位，包括特斯拉。
評論