數(shù)字示波器的帶寬及使用方法

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1、關(guān)于示波器的帶寬帶寬被稱為示波器的第一指標(biāo)，也是示波器最值錢的指標(biāo)。示波器市場(chǎng)的劃分常以帶寬作為首要依據(jù)，工程師在選擇示波器的時(shí)候，首先要確定的也是帶寬。在銷售過程中，關(guān)于帶寬的故事也特別多。通常談到的帶寬沒有特別說明是指示波器模擬前端放大器的帶寬，也就是常說的-3dB截止頻率點(diǎn)。此外，還有數(shù)字帶寬，觸發(fā)帶寬的概念。我們常說數(shù)字示波器有五大功能，即捕獲(Capture)，觀察(View)，測(cè)量(Measurment)，分析(Analyse)和歸檔(Document)。圖1，數(shù)字示波器的原理框圖捕獲部分主要是由三顆芯片和一個(gè)

2、電路組成，即放大器芯片，A/D芯片，存儲(chǔ)器芯片和觸發(fā)器電路，原理框圖如下圖2所示。被測(cè)信號(hào)首先經(jīng)過探頭和放大器及歸一化后成ADC可以接收的電壓范圍，采樣和保持電路按固定采樣率將信號(hào)分割成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的采樣電平，ADC將這些電平轉(zhuǎn)化成數(shù)字的采樣點(diǎn)，這些數(shù)字采樣點(diǎn)保存在采集存儲(chǔ)器里送顯示和測(cè)量分析處理。圖2，示波器捕獲電路原理框圖至此，我們知道帶寬即輸出電壓降低到輸入電壓70.7%時(shí)的頻率點(diǎn)。根據(jù)放大器的等效模型，我們可進(jìn)一步推導(dǎo)示波器的上升時(shí)間和帶寬的關(guān)系式，即我們常提到的0.35的關(guān)系：上升時(shí)間=0.35/帶寬，推導(dǎo)過程如下

3、圖6所示。需要說明的是，0.35是基于高斯響應(yīng)的理論值，實(shí)際測(cè)量系統(tǒng)中這個(gè)數(shù)值往往介于0.35-0.45之間。在示波器的datasheet上都會(huì)標(biāo)明“上升時(shí)間”指標(biāo)。示波器測(cè)量出來的上升時(shí)間與真實(shí)的上升時(shí)間之間存在下面的關(guān)系式。在對(duì)快沿信號(hào)測(cè)試中，需要通過該關(guān)系式來修正實(shí)際被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間。數(shù)字示波器的使用方法雖然示波器的牌號(hào)、型號(hào)、品種繁多，但其基本組成和功能卻大同小異，本文介紹通用示波器的使用方法。一、面板介紹1.亮度和聚焦旋鈕亮度調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的亮度(有些示波器稱為"輝度")，使用時(shí)應(yīng)使亮度適當(dāng)，若過亮，容易

4、損壞示波管。聚焦調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)光跡的聚焦(粗細(xì))程度，使用時(shí)以圖形清晰為佳。2.信號(hào)輸入通道常用示波器多為雙蹤示波器，有兩個(gè)輸入通道，分別為通道1(CH1)和通道2(CH2)，可分別接上示波器探頭，再將示波器外殼接地，探針插至待測(cè)部位進(jìn)行測(cè)量。3.通道選擇鍵(垂直方式選擇)常用示波器有五個(gè)通道選擇鍵：(1)CH1：通道1單獨(dú)顯示；(2)CH2：通道2單獨(dú)顯示；(3)ALT：兩通道交替顯示；(4)CHOP：兩通道斷續(xù)顯示，用于掃描速度較慢時(shí)雙蹤顯示；(5)ADD：兩通道的信號(hào)疊加。維修中以選擇通道1或通道2為多。4.垂直靈

5、敏度調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度，應(yīng)根據(jù)輸入信號(hào)的幅度調(diào)節(jié)旋鈕的位置，將該旋鈕指示的數(shù)值(如0.5V/div，表示垂直方向每格幅度為0.5V)乘以被測(cè)信號(hào)在屏幕垂直方向所占格數(shù)，即得出該被測(cè)信號(hào)的幅度。5.垂直移動(dòng)調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)被測(cè)信號(hào)光跡在屏幕垂直方向的位置。6.水平掃描調(diào)節(jié)旋鈕調(diào)節(jié)水平速度，應(yīng)根據(jù)輸入信號(hào)的頻率調(diào)節(jié)旋鈕的位置，將該旋鈕指示數(shù)值(如0.5ms/div，表示水平方向每格時(shí)間為0.5ms)，乘以被測(cè)信號(hào)一個(gè)周期占有格數(shù)，即得出該信號(hào)的周期，也可以換算成頻率。7.水平位置調(diào)節(jié)旋鈕用于調(diào)節(jié)被測(cè)信號(hào)光跡在屏幕水平方

6、向的位置。8.觸發(fā)方式選擇示波器通常有四種觸發(fā)方式：(1)常態(tài)(NORM)：無信號(hào)時(shí)，屏幕上無顯示；有信號(hào)時(shí)，與電平控制配合顯示穩(wěn)定波形；(2)自動(dòng)(AUTO)：無信號(hào)時(shí)，屏幕上顯示光跡；有信號(hào)時(shí)與電平控制配合顯示穩(wěn)定的波形；(3)電視場(chǎng)(TV)：用于顯示電視場(chǎng)信號(hào)；(4)峰值自動(dòng)(P-PAUTO)：無信號(hào)時(shí)，屏幕上顯示光跡；有信號(hào)時(shí)，無需調(diào)節(jié)電平即能獲得穩(wěn)定波形顯示。該方式只有部分示波器(例如CALTEK卡爾泰克CA8000系列示波器)中采用。9.觸發(fā)源選擇示波器觸發(fā)源有內(nèi)觸發(fā)源和外觸發(fā)源兩種。如果選擇外觸發(fā)源，那么觸發(fā)

7、信號(hào)應(yīng)從外觸發(fā)源輸入端輸入，家電維修中很少采用這種方式。如果選擇內(nèi)觸發(fā)源，一般選擇通道1(CH1)或通道2(CH2)，應(yīng)根據(jù)輸入信號(hào)通道選擇，如果輸入信號(hào)通道選擇為通道1，則內(nèi)觸發(fā)源也應(yīng)選擇通道1。二、測(cè)量方法1.幅度和頻率的測(cè)量方法(以測(cè)試示波器的校準(zhǔn)信號(hào)為例)(1)將示波器探頭插入通道1插孔，并將探頭上的衰減置于"1"檔；(2)將通道選擇置于CH1，耦合方式置于DC檔；(3)將探頭探針插入校準(zhǔn)信號(hào)源小孔內(nèi)，此時(shí)示波器屏幕出現(xiàn)光跡；(4)調(diào)節(jié)垂直旋鈕和水平旋鈕，使屏幕顯示的波形圖穩(wěn)定，并將垂直微調(diào)和水平微調(diào)置于校準(zhǔn)位置；

8、(5)讀出波形圖在垂直方向所占格數(shù)，乘以垂直衰減旋鈕的指示數(shù)值，得到校準(zhǔn)信號(hào)的幅度；(6)讀出波形每個(gè)周期在水平方向所占格數(shù)，乘以水平掃描旋鈕的指示數(shù)值，得到校準(zhǔn)信號(hào)的周期(周期的倒數(shù)為頻率)；(7)一般校準(zhǔn)信號(hào)的頻率為1kHz，幅度為0.5V，用以校準(zhǔn)示波器內(nèi)部掃描振蕩器頻率，如果不正常，應(yīng)調(diào)節(jié)示波器