前幾個月買了一個小示波器,星期天出去調了點東西感覺很方便,然后又拿了一個說明書研究了下,發現有一些知識點還沒有完全掌握,這里就補上。
Tek
首先示波器本身這個探測的動作是會對電路本身有影響的,一般來說,都是使用下面這個模型去建模分析的。
前面的是地線鉤子,也是普通的樣子
這個是我手頭的一個探頭,去Tek看了看,感覺自己就是個土狗,氣死了
揪開就是探針,也可以使用50Ω BNC同軸做探頭針
地線這里有個1/4的電阻
這個是論壇上一個老哥拆了一個Tek逆向出來的探頭
背后,這一坨電感,一看就不一般
參考設計的一個內部電路圖
DUT就是我們上面的模型
三個無源的元件都是影響一個電路里面的一部分參數
無源探頭也是我們的主流
就是這樣的
無源探頭是最常見的探頭,一般購買示波器的時候廠家就會標配幾個。在這些類型的探針中沒有使用有源元件,如晶體管或放大器,所以不需要為探頭供電。
總的來說,無源探頭更常見,更容易使用,也更便宜。常見的無源探頭可調衰減比例有: 1×: 沒有衰減 10×: 10倍衰減 100×: 100倍衰減 1000×: 1000倍衰減 無源電壓探頭為不同電壓范圍提供了各種衰減系數。在這些無源探頭中,10×無源電壓探頭是最常用的探頭。
對信號幅度是1V峰峰值或更低的應用,1×探頭可能比較適合,甚至是必不可少的。在低幅度和中等幅度信號混合(幾十毫伏到幾十伏)的應用中,可切換1×/10×探頭要方便得多。
但是,可切換1×/10×探頭在本質上是一個探頭中的兩個不同探頭,不僅其衰減系數不同,而且其帶寬、上升時間和阻抗(R和C)特點也不同。因此,這些探頭不能與示波器的輸入完全匹配,不能提供標準10×探頭實現的最優性能。
探頭衰減是通過內部電阻器來擴大示波器的電壓測量范圍的,該內部電阻器與示波器的輸入電阻一起使用時,會創建一個分壓器。
例如,一個典型的10x探頭裝有一個內部9MΩ電阻器,當與1MΩ輸入阻抗的示波器連接使用時,會在示波器的輸入通道上產生10:1的衰減比。這意味著示波器上顯示的信號將是實際測量信號幅度的1/10,所以我們往往還需要去示波器的通道設置里將衰減比也調成10X。
這個是比較離譜的
可選的比例很多
10X無源探頭原理圖,里面就是有我說的這個電阻器。
衰減功能使得我們可以測量超出示波器電壓限制范圍的信號。而且衰減電路會導致較高的電阻(通常是一件好事)和較低的電容,這對于高頻測量很重要。
那么帶寬有什么意義呢?意義就是表明了電路可以有效處理的信號的頻率范圍。對放大器來說,它的功能就是放大信號,對于超出了帶寬之外頻率的信號,它逐漸失去了放大作用,也就是說它就不能“有效處理”信號了。 再啰嗦幾句,為啥放大倍數會隨信號頻率升高而變小啊?我這里只講一個最直觀的原因,更嚴格的說明需要寫出傳遞函數,做零、極點分析。最簡單、直觀的原因是電路中的各個節點都與GND(地)之間有電容。你可能會說,我沒有在電路中設計這些電容啊!為什么這些節點會對地有電容呢?這是因為電路中存在所謂的“寄生電容”。寄生電容的來源各種各樣,比如導線和GND之間就有寄生電容,MOSFET的各極對GND之間也有寄生電容。 信號在電路中穿行而過的時候,它在各個節點都會通過節點與GND之間的電容而消耗掉。不是所有的信號都能從輸入走到輸出,有一部分通過對GND的電容走到了GND里去。再想想電容的阻抗是什么?是:
看到了嗎?電容的阻抗隨著頻率升高而變小。所以對頻率較低的信號來說,這個阻抗很大,信號比較難走到GND去,而對頻率較高的信號來說,這個阻抗就很小了,信號就很“偷懶”地走了阻抗小的路,走到GND里去了,也就是在中途就消耗掉了,當然最終在輸出端得到的信號就變小了。
也就是說:由于分布電容的原因,增益會隨頻率升高而下降,功率降至一半(1/2)的那個點的頻率叫特征頻率。增益降到1的那個頻率叫截止頻率,此時輸出電壓等于輸入電壓,0dB。超過截止頻率的信號,由于負反饋的作用會越來越小直至消失,就不算計了。
示波器里的掃描時基是時間顯示的基本單位。時基即時間基準,在電子線路中主要用來表示數字電路中的基準時鐘。在示波器中,若時基是400ns,則每一個橫格表示一個時基,即400ns的時間跨度。時基變小,可以使波形放大,當然,也可通過縮放功能實現放大波形,以便觀察細微處。
垂直偏轉系統對輸入信號進行比例變換,使之能在屏幕上表現出來。示波器可以顯示峰峰值電壓為幾毫伏到幾十伏的信號。因此必須把不同幅度的信號進行變換以適應屏幕的顯示范圍,這樣就可以按照標尺刻度對波形進行測量。為此就要求對大信號進行衰減、對小信號進行放大。這個定義是對以前的老舊CRT定義的,但是放在現在也不錯。
垂直檔位,即顯示屏垂直方向上每一格所代表的電壓值,通常表示為 V/div.調節垂直檔位時,波形顯示的幅度值會增大或者減少。
垂直偏移即垂直方向波形的通道信號零點位置相對于屏幕中心的偏移。調節垂直偏移時,相應通道的波形上下移動。
水平偏移是指水平方向上所有通道的波形觸發點相對于屏幕中心的位移。改變水平偏移時,所有通道的波形觸發點和顯示的波形均左右移動。
這個是雙通道的示波器必備的功能,因為可能會疊加在一起,需要挫開。
水平可以有一些簡單的測量功能
垂直也有
我一直有個疑問就是示波器通道之間的計算是干嘛用的?
在示波器的兩個通道之間進行加減乘除計算可以提供以下用途:
波形比較:將兩個信號源的波形連接到示波器的兩個通道,可以通過加減計算來比較這兩個波形的差異。這對于檢查信號源之間的時移、幅度差異或相位差異等非常有用。
波形運算:通過示波器的加減乘除計算功能,可以對兩個波形進行數學運算,生成新的波形。例如,可以將兩個頻率相同但幅度不同的波形相乘,得到一個調制過的波形。這對于信號處理和調試來說是很有用的。
信號分析:通過將示波器的通道連接到不同的測量點或信號源,可以獲取多個信號并對它們進行運算。例如,在電路分析中,可以將輸入信號和輸出信號連接到示波器的兩個通道,并通過除法計算來確定電路的增益或傳輸函數。
相位測量:示波器的兩個通道之間可以進行相位差計算,用于測量信號的相位差。這對于調試相位相關的問題或分析相位關系非常有用。
我還要說一下YT模式,XY模式和,ROLL模式這三種時基模式應用場景
YT模式(Y-T Mode):
顯示方式:YT模式顯示的是信號的幅度(Y軸)隨時間(T軸)的變化。Y軸上的位置表示信號的幅度,X軸上的位置表示時間。
應用場所:YT模式適用于觀察和分析單通道信號的時間域變化,可以用于捕捉和分析單個信號的幅度、周期、頻率、脈沖寬度等特征。
XY模式(X-Y Mode):
顯示方式:XY模式使用兩個通道,將一個通道的信號作為X軸輸入,另一個通道的信號作為Y軸輸入,以在屏幕上顯示信號之間的相互關系,通常用于顯示信號之間的相位差和相互調制。
應用場所:XY模式常用于觀察信號的相位關系、頻率調制、振蕩器的激勵和反饋等應用。它可以顯示多個信號之間的相互作用,例如顯示Lissajous圖形。
ROLL模式:
顯示方式:ROLL模式是一種連續滾動顯示模式,示波器屏幕上的波形會不斷向左移動,新的信號數據會從右側添加。這種模式適用于長時間觀察信號,因為它可以持續顯示信號的演變,而不會覆蓋先前的數據。
應用場所:ROLL模式常用于觀察長時間的周期性信號,例如監測和分析電力系統中的電壓波形、頻譜分析等。
異同點:
YT模式和ROLL模式都是單通道顯示模式,而XY模式是雙通道顯示模式。
YT模式和XY模式適用于分析時間域的信號特征和相位關系,而ROLL模式適用于長時間的觀察和分析。
YT模式和XY模式可以用于分析波形的幅度、頻率、相位差等,而ROLL模式主要用于連續觀察波形演變。
退一萬步來說,假如我不說天天學英語,誰又會知道我在背示波器說明書上面的單詞呢?
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:示波器小Tips
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