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什么是示波器?示波器的用途及原理

更新時間:2024-04-24      瀏覽次數:833

什么是示波器?

示波器

示波器是一種在屏幕上以波形形式輸出電信號的設備,其特點是能夠二維觀察信號隨時間的變化。

示波器大致分為模擬示波器和數字示波器。

1. 模擬示波器

用電子束在陰極射線管表面掃描輸入信號,繪制波形并進行觀察的示波器。示波器輸入信號的波形立即顯示,有很小的延遲時間。

2.數字示波器

示波器使用 A/D 轉換器將輸入信號轉換為數字數據,將該數據臨時存儲在內存中,然后在顯示器上顯示波形。與模擬示波器不同,它是離散數據的集合,因此每個數據都經過插值并顯示為平滑曲線。

示波器是用來做什么的?

示波器以波形形式觀察電信號,使您可以直觀地檢查電子電路的運行情況。通過使用示波器,您可以檢查電子電路中的信號波形并驗證它們是否按設計運行。

當驗證高速數字電路的操作時,需要以不受數字信號波動(抖動)影響的可靠時序捕獲信號,并且使用示波器來設置該時序。

另外,如果設備故障的原因出在電子電路上,則可以通過跟蹤電子電路各部分的信號波形來定位故障,使其成為修復電子設備的有效測量儀器。

示波器原理

在傳統的模擬示波器中,來自探頭的輸入信號被傳遞到示波器的垂直放大電路。信號在垂直放大電路中被衰減或放大,然后傳送到陰極射線管的垂直偏轉板。

電子束通過施加到垂直偏轉板上的電壓進行上下掃描。這一系列步驟就是示波器的原理。輸入信號也同時傳送到觸發電路,當信號符合設定的觸發條件時,電子束開始水平方向掃描。

數字示波器使用A/D轉換器將輸入信號轉換為數字數據,并將數據順序存儲在存儲器中。然后,自輸入信號滿足觸發條件起經過預定時間段后,將停止保存新數據。

這樣,上述存儲器就記錄了符合觸發條件的定時前后的信號,從而使信號以波形的形式顯示在顯示器上。也就是說,還可以觀察到觸發前的信號波形。

您還可以使用內存中的數據執行波形分析,例如使用 FFT 計算進行信號頻率分析。此外,數據可以輸出到存儲卡等,以便在PC上進行分析和數據存儲。

如何選擇示波器

選擇型號時,重要的是要確保示波器對于測量內容有足夠的規格。具體來說,需要考慮頻率特性、采樣率、通道數、存儲器長度、可用探頭類型等。

目前的示波器除了觀察波形的基本用途外,其用途正在擴展到包括時序驗證、波形分析、一致性測試等,隨之而來的是測量范圍和功能也在不斷增加。因此,有必要選擇具有適合預期用途的功能的型號。

如何使用示波器

除了觀察電壓隨時間的變化外,示波器還可以測量重復信號的頻率并繪制利薩如曲線。它廣泛用于評估電子電路、觀察視頻和音頻信號的波形、測試功率器件的響應特性、測量高速數字電路中的時序裕度以及評估機電一體化產品。

測量前的準備工作包括調整探頭的相位和調整探頭之間的偏移。特別是當電流探頭和電壓探頭一起使用時,由于電流探頭的延遲時間較長,因此時滯調整至關重要。打開電源后,必須等待大約 30 分鐘才能進行測量,以確保足夠的測量精度。

實際觀察所需波形的技巧是調整觸發。對于模擬示波器,調整元素是斜率選擇、觸發電平和觸發延遲,但對于數字示波器,您現在還可以設置脈沖寬度和間隔等各種觸發條件。

此外,還可以使用順序觸發器,在滿足多個觸發條件時捕獲信號。需要技術來利用這些并捕獲要觀察的信號。

有關示波器的其他信息

一、模擬示波器和數字示波器的特點和區別

兩者的特點可以概括如下。

模擬示波器

  • 出色的實時性能,捕獲和顯示新信號之間的死區時間短

  • 同一波形出現的頻率可以通過信號的亮度來確定

  • 不適合觀察單次現象或不經常重復的現象

  • 為了保存觀察結果,需要準備攝影器材等。

  • 無法使用波形進行分析

數字示波器

  • 能夠對單一現象進行補充和展示

  • 觀察結果可作為電子數據處理,易于保存。

  • 波形可以被視為數字數據并由處理器進行分析

  • 由于信號處理所需的死區時間較長,因此實際觀測時間相對較短。

  • 重復波形中波形頻率信息丟失

目前,還沒有可用于工業測量應用的模擬示波器,數字示波器幾乎是 100% 的選擇。

<p.這是由于高速A/D轉換器和波形處理處理器的廣泛使用,以及彌補數字示波器缺點的技術進步,導致高性能產品以相對較低的價格銷售這就是它如此受歡迎的原因。

2. 使用示波器時的注意事項

為了使用示波器觀察正確的波形,需要記住幾件事,但選擇頻率特性足以覆蓋您要測量的頻段的型號尤為重要。

示波器的頻率特性由幅度為-3dB時的頻率定義,因此為了精確測量幅度,應選擇頻率特性約為被測信號頻率五倍的型號。

對于數字示波器,您還必須注意數據采樣頻率。這是因為,如果采樣頻率小于被測信號的兩倍,就會出現混疊現象,顯示錯誤波形。


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