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測試測量

示波器常見問題處理(二)

星之球激光 來源:國際工業自動化網2012-09-04 我要評論(0 )   

問題7:關于模擬和數字示波器比較的問題:1、模擬和數字示波器在觀察波形的細部時,哪個更有優勢(例如在過零點和峰值時,觀察1%以下寄生波形)?2、數字示波器一般提供...

       問題7:關于模擬和數字示波器比較的問題:1、模擬和數字示波器在觀察波形的細部時,哪個更有優勢(例如在過零點和峰值時,觀察1%以下寄生波形)?2、數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%,這并不比數字示波器(通常精度為1~2%)更具優勢,而且對細節,數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位數來衡量。實際上,隨著您所用的示波器帶寬、實際采樣率設置等,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)。總的來講,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器。

 

  問題8:毛刺觸發指標有什么意義(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,設想一下,一個10M的方波,它的正向或負向的脈寬都是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/脈寬觸發一般有兩種典型應用場合,一是同步電路行為,如利用它來同步串行信號,或對于干擾非常嚴重的應用無法用邊沿觸發正確同步信號時,脈寬觸發就是一個選擇;另一是用來發現信號中的異常現象,如因干擾或競爭引起的窄毛刺,由于該異常是偶發顯現,必須用毛刺觸發來捕獲(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,那么用邊沿觸發就可同步該信號,無需使用毛刺觸發。根據不同的應用,未必會使用到5ns這個指標,一般用戶將脈寬觸發設置為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)能夠捕捉到您需要的信號細節。業界有些關于采樣速率經驗公式,但基本上都是針對示波器帶寬得出的,實際應用中,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節。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,若發現波形有變化(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,若發現波形有變化(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,曾親歷這種現象。當時被測對象是一種看上去很隨機且高速變化的信號,用戶將觸發電平設在-13V左右。波形采集下來后想放大測量細節時,卻發現改變示波器時基(SEC/DIV)設置時,信號幅值突然變小,我當時將示波器改成點顯示,發現好像是點數(存儲深度)不夠,但我比較點顯示和矢量顯示后,發現若矢量顯示有一定可信性,那么就是當前的兩個采樣間隔(采樣率的倒數)中信號有突變,但未能被采集到(采樣間隔不夠細,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,發現問題消失了。

  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,但實質上是采樣率不夠,丟失了信號細節。存儲深度不夠深,可能會導致實際采樣率不高,這一點跟廠家提供的指標關系不大。

 

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