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  .1 示波器就是看电压随着时间的变化过程的仪器? ? ? ? 与图表类似深圳市优测科技有限公司? 示波器的介绍及应用? 一、什么是示波器? 1,Au gu st be r Ju ne Ju ly ar ch be r No ve m ct ob er M Se pt em 1.2 示波器对连续信号进行片段式的采集?     示波器对续信号进行片断式的采集? 示波器能帮助你看清在一段时间内究竟发生了什么.?           100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Ap ril Ja nu ar y Fe br ua ry , 常说的示波器一般是指实时数字示波器? 模拟示波器 数字示波器 实时示波器 采样示波器 ? ? 2.2 采样示波器的采样方式:顺序采样? ?        被测信号必须是周期的重复的 然后以波形方式显示. 示波器的基本功能就是将肉眼无法识别的电子信号转换成可观测的波形图形  1? De ce m M O be r ay 深圳市优测科技有限公司? 二、示波器的分类? 2.1,结束 每个单个周期的采样率很低这样才能找到每个周期信号的起始和, Analyze?Signal?Using?Waveform?Math?And?Signal?Processing---分析? Document?The?Signal?Using?Waveform?Storage?And?Graphics---归档?     ? 3? 深圳市优测科技有限公司? 3.3 从功能出发理解示波器基本原理框图? ?   ? ? ? ? ? ? ? ? 4? 深圳市优测科技有限公司? 3.4 示波器工作原理的内核是信号采集的工作原理? ?   输入信号经过探头或电缆引入到示波器但重组后的等效采样率很高  ? ? 2? 深圳市优测科技有限公司? 三、示波器的基本原理? 3.1 数字示波器工作原理相关的示意图?    ? 3.2 从功能层面来认识也许更易于理解? 示波器的五大基本功能:? Capture?And?Store?The?Signal---显示? View?The?Signal?In?A?Variety?Of?Display?Formats---观察? Measure?The?Signal?Using?Cursors?And?Parameter?Readouts---测量?,将经过放大器之后的模拟信号转换为等时间间隔的离散的电平     ADC 将离散后的电平转换为一系列的数字的点首先经过放大器将信号衰减或放大到模数转换器 (ADC) 可以 接受的电压范围数字示波器     采样保持电路。器     一旦接收到“触发”指令这些数字的点首先被保存在采集存储器里采样示波,将被送显示和测量分析这些采集存储器的点。高保线 个基本原则? ? 选择合适的带宽: 带宽并不是越高越好 最小化量化误差:尽量让波形占满栅格测量和分析的结果送屏幕显 示    ? ? 5? 深圳市优测科技有限公司? 3.5 示波器,号的全貌: 保证捕获信号的时间长度包含完整频率成分 用特别获取模式:运用顺序模式充分利用 ADC 动态范围 时刻警惕采样率:要过采样而不要欠采样   捕获信,模式滚动,样模式随机采,滤波等波形,探头的影响: 减少地线环路要注意它们的优缺点 减少;宽、触发带宽)? ? 4.1 什么是带宽? ?       ?   带宽就是示波器前端放大器幅频特性曲线的截止频率点 示波器输入标准正弦波信号 考虑到探头的负载效应            ? ? ? ? 6? 深圳市优测科技有限公司? 四、带宽(模拟带宽、系统带宽、数字带,信号频率不断提高,会被不断衰减输入信号幅度;越高频率,当频率提高到某个值衰减幅度 越大 ,dB 时所对应的频率点输入信号刚好被衰减 3,    ? ? ? ? 9? 深圳市优测科技有限公司? 4.4 带宽不够对测量的影响(续)?  400MHz   100MHz  ? 10MHz ? ? 10? 深圳市优测科技有限公司? 4.5 带宽与上升时间?   上升时间是示波器放大器的阶跃响应    这个指标反映的是示波器前置放大器的瞬态响应能力即为示波器的带宽       7?  深圳市优测科技有限公司? 4.2 实际的频率响应曲线? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8? 深圳市优测科技有限公司? 4.3 带宽不够对测量的影响? ? ?  上升沿变缓    信号的高频分量减少    示信号的相位失真   。 实际上是使用远快于示波器理论上的上升时间的快沿信号计量得到的.  ? 11? 深圳市优测科技有限公司? 4.6 示波器系统带宽 VS 上升时间? ? 在实际测量过程中    基于 RC 电路模型的高斯响应推导出:    实际示波器的带宽和上升时间可能是 0.35-0.5    具体取决于频响曲线的形状   ,合探头一起使用示波器需要配。样这,    结论:示波器和探头的上升时间越小示波器+探头构成了一  套测试 系统 ,的误差影响就越小对测量上升时间!上升时间成倒数关系  由于带宽与,4.7 如何选择带宽? 任何信号都可以分解成无数次谐波的叠加    理论上来说所以有 ? ?       ? ? 12? 深圳市优测科技有限公司? ,能量的 99.9%带宽覆盖被测信号,   有些信号基频较低测量的误差可以小于 3% ,的上升时间却具有快速!的    更高的频率成分所以 3-5 倍的说法是不确切,间会引入振铃现象信号更快的上升时,      能量比重更大    此时同时意味着的高次谐波分量 所占      ,4.8 带宽的选择是相对的? ? 首先取决于您需要测试的信号类型及希望的测量准确度带宽五倍法则还 适用吗??    ? 13? 深圳市优测科技有限公司? 。上升时间和幅值测量的准确度要求   最重要的因素是对。0:1 ? 上升时间测量误差 41.40% 5.40% 2.0% 0.50% 当实际信号的上升时间大于示波器的上升时间的 3 倍时   4.9 对于时钟、快沿等方波信号的带宽选择依据?  待测信号 Tr/示波器 Tr 1: 1 3: 1 5: 1 1,公司? 五、捕获的第一原则:选择合适的带宽? ? 5.1 示波器的带宽并不是越高越好? ?  ? 根据上升时间和带宽的关系测量的精确度可达到 5%      基于高斯响应的平方和关系式的推导  ? ? 14? 深圳市优测科技有限,得出结论似乎可以,越高带宽,误差越小测量的。但是 ,一个理想的仪器示波器毕竟不是,本身有噪声测量系统。放大器的噪声这些噪声包括, 的噪声ADC,头的噪声有源探,耦合的传导噪声  从信噪比的角度理解 探头地线感应的空间辐射噪声及地环路,身带来的噪声能量的时候即信 噪比足够大的时候只有当被测信号的能量远大于示波器测量系统本,才是合适的选择的带宽。器带宽限制为 20MHz 就是这个道理   在测量电源纹波时需要将示波。ogic V REF / 4 + - V REF / 8 + Voltage Comparators 一个 4 位的 ADC 表示了数字化的典型工作原理.每个采样值和不用权重的参考值进行比 较. 比较器的输出解码为带符号的二进制数值     ? ? 17? 深圳市优测科技有限公司? 6.3 离散化之后的”点”的本质是由 8 个 0 和 1 组成? ? ? N 比特垂直精度的数字化仪将一个模拟电压转换为 N 比特的数字   #Bits                resolution        8                  255:1        N                 (2n-1):1 数字化的输出采用带符号的二进制格式 采用带符号的二进制    ? 15? 深圳市优测科技有限公司? 六、捕获的第二原则:最小化量化误差? ? 6.1 采样过程:数字示波器的本质就是将模拟信号离散为一个一个的采样点? ?   HOLD CAPACITOR INPUT WAVEFORM FIELD EFFECT TRANSISTOR (FET) SWITCH  SAMPLED WAVEFORM      SAMPLING CLOCK 经过放大器的输入信号加到快速电子开关 每个采样周期内开关暂时关闭使保持电容被充电到采样电压值 摸数转换器在下一个周期前将每个采样点的电平转换为一个数字值      ? ? 16? 深圳市优测科技有限公司? 6.2 数字化基础?  V INPUT        V REF + + + V REF / 2 I7 I6 I5 I4 I3 O1 O0 O2 + + - I2 I1 I0 Encoding L,码是 +127屏幕顶部产生的代,间是 0 屏幕中,司? 6.4 量化误差? ? ?         连续的模拟信号在转换为数字信号的离散化过程中  屏幕底部是 -128 二进制代码根据垂直增益和偏置量化后转换为电压值  18? 深圳市优测科技有限公,字电平来重组 连续的模拟信号由于没有无限数量的离散化的数,数字化电平值之间总会有偏差实际的模拟电压值与对应的,叫量化误 差这个偏差值。压用相同的二进制代码来表示 在一定数值范围内的电,此因,B LSB 可以理解为数字化的步进这个量化的不确定性是 ±1/2LS。和被量化模拟量的差值量化误差是指量化结果,级数越多显然量化,数指的是将最大值均等的级数量化的相对误差越小.量化级, 倍的量化误差? =?2?bits 的精度误差? ? 8 位的 ADC 能代表的是 256 个量化级别 满栅格显示的信号充分利用了 ADC 信号的显示小于满栅格增加了量化台阶每一个均值的大小称为一个量化单位  5 位 ADC? 3 位 ADC? ? 19? 深圳市优测科技有限公司? 6.5 量化误差? ?  下面的信号的 4 倍衰减产生了 4, ? 栅格 =6-bit 精度 不确定栅格=Vfullscale/2n减小了精度 满栅格 =8-bit 精度 ? 栅格 =7-bit 精度, 20? 深圳市优测科技有限公司? 6.6 量化误差对测量的影响? ? ?   实验: 将探头的地和信号针直接相连悬在空中    n=numberofbits 利用可变增益来精确测量信号的某一部分来充分利用好 ADC 的范围  ?,00V/div 时的 pk-pk 值比较量程为 20mV/div 和 1,?几十伏差异其差异是多大!v 时测试出来的 20V 的信号  这表示在 100V/di,到 20mV实际上只有不! 800V 的高 压  所以对于测量,误差是很正常的20V 的!的误差也是正常的甚至 50V ! 上边图形中  ,下图在 200mv/div 时测量出的 Pk-pk 值是 1.4939V上图在 1V/div 时测量出的 Pk-pk 值是 1.6399V 。公司? 6.7 尽量让波形占满栅格 21? 深圳市优测科技有限,刻度显示通道的垂直设置明显地影响噪声信号的测量结果充分利用 ADC 的范围? ? ?  调节垂直。mV/div 在 550, 821mV平均噪声只有;V/div 在 2,果为 1.02V 测量出来的结,0V/div 在 1,在 2V/div 和 10V/div 之间 噪声电平 显示为 3.06V.   ,化 5 倍 量程变,信号的第一原则:  最小化量化误差对应的测量结果有 3 倍的变化 捕获。多少个点? ?     实时采样表示每隔固定的时间间隔采样一个点.点和点之间的间隔就是采样周期        采样率以 样点数/秒来描述 (S/s      ? ? 22? 深圳市优测科技有限公司? 七、采样率(实时采样率、最大采样率)? ? 7.1 采样时发生了什么?? ? 7.2 采样率就是每秒采样,/sKS,/sMS,/s)GS,. 这里面 S 可理解为 Samples如 4GS/s 就表示每秒采样 4G 个点。GSa/s也写成 4。不够会怎么样??   7.4 欠采样将引起信号失真 23? 深圳市优测科技有限公司? 7.3 采样率,要达到被测信号最大频率的两倍以上甚至混叠?   采样率最小,ist 采样定律: 重构出原来的波形才能保证从所采样点   nyqu,为 nyquist 采样率所测信号最大频率的两倍称。yquist 采样率如果采样率低于 n,混叠现象会产生。式将揭示出信号是否有混叠?        在欠采样的情况下  ? ? 24? 深圳市优测科技有限公司? 7.5 余辉显示方,显示出真正的波形利用余晖功能可以。历史上出 现过的波形因为余辉累积显示了。性的稳定信号时候 当波形是重复,均恢复出实际的波形可以对余辉轨迹平。? 八、捕获的第三原则:时刻警惕采样率? ? 8.1 时刻警惕采样率       ? ? 25? 深圳市优测科技有限公司!形看起来是一致的? ? 这两个波,失真的线索:上一个波形没有和触发点相对齐但测量出的频率却大不相同  判断波形。优测科技有限公司? 8.2 如何选择采样率?? ?          仍然取决于测量的准确度上一个波形测出的频率近似为下面波形的频      率减去两倍采样率    26? 深圳市!   上图可知     ,率越高采样,多的信号细节可以捕获到越,近真实的信号波形重构出的波形越接。on Of Risetime 1 0.1 0.01 0.1 1 Sam ple Rate / Bandw idth 10     测试感兴趣的波形细节的上升沿采样 3-5 个点           ? 27? 深圳市优测科技有限公司? 8.3 采样率的选择依据:上升沿采样 3 到 5 个点? ? 10 Standard Deviati。=采样效率*采样时间?  9.1 采样与存储?        采样: 通过测量等时间间隔波形的电压幅值最好是 5 个以上的点      高采样率减少了测试波形的失线? 深圳市优测科技有限公司? 九、存储深度,位二进制代码表示的数字信息并把该电压大小转换为 8 。2 存储深度表示单次采集中示波器保存的离散的采样点的个数?     示波器显示窗口一次性可显示的最大波形采样点数即为示波器的存储深度     存储:把采样所得的数字信息依序存储到高速环形存储器里       29? 深圳市优测科技有限公司? 9.;    最大采样点数也可理解为一个波形记录的。 9.4 存储深度等于采样率*采样时间?     在存储深度一定的情况下 ? 9.3 长存储深度的好处?  ? 30? 深圳市优测科技有限公司?,度越快存储速,间就越短存储时,一个反比关系他们之间是。提高示波器的采样率:当要测量较长时间的波形时    提高示波器的存储深度可以间接,是 固定的由于存储深度,采样率来达到所以只能降低,波形质量的下降但这样势必造成;存储深度如果增大,的采样率来测量则可以 以更高,的全貌?  10.1 长存储深度应对高频和低频混合在一起?     高频和低频信号经常是混在一起的以获取不失线 采样率? VS? 时基?  31? 深圳市优测科技有限公司? 十、捕捉的第四原则:捕获信号,避免“盲人摸象”在捕获信号时要。长的信号确保包含了低频成分    捕获足够,部放大查看细节再局部展开或局。于存储深度的限制 有些示波器由,依然能够捕获到完整的低频成分无法在保证采样率足够的情况下,采样率来查看信号的长时间特点  这时候只有适当牺牲,够带来的测量误差但要警惕采样率不,深度足够的示波器最好是换 用存储。 发现随机或罕见的错误 光产品调试 抖动追踪分析       低频信号中有高频噪音      高速信号中有低频调制      信号的变化过程非常缓慢      只有样本数足够多 捕获信号的第四原则:保证捕获信号的时间长度包含完整频率成分  10.2 需要长存储的测试?  雷达 频域分析 高频与低频混合系统 统计分析 因果调试 眼图 (减少触发抖动的影响) 无线通信 数据采集,测电路特性的影响:负载效应/谐振效应   探头高、低频电容的补偿效应   探头的衰减比引起的噪声同步放大:量化误差问题   探头的衰减比随工作年限而变化:电阻值的漂移问题   探头的地线长短分析结果才有意义 ? ? 32? 深圳市优测科技有限公司? 十一、减少探头的影响?  11.1 探头对测量可能引起的影响? ?   探头的带宽对测量系统带宽的影响:滤波效应   探头自身的电路对被,置、形状地线的位,影响?       使用 10:1 无源探头测量的脉冲    A:  没有地线    B:  50cm 地线    C:10cm 地线    D:  BNC 直接电缆连接     (真实信号形状)    有时为了省事探头摆放位置等引起的辐射耦合:天线效应   探头的接地环境引起的传导耦合:接地问题   浮地测量的是与非:接地问题   探头和探头之间地环路的干扰问题:接地问题           33? 深圳市优测科技有限公司? 11.2 探头的天线效应:地线长短的,器多个通道时同时使用示波,头的地线接上只将一个探,结果影响很大这无疑对测量。线越短越好探头的地,间的环路面积越大地线和信号线之,的影响越大辐射带来。测科技有限公司? 11.3 地线越短越好     34? 深圳市优!的位置 探头的线缆尽可能的远离辐射源 探头的线缆避免缠绕? ?   尽可能减小探头之间的环路 将探头置于合适,的空间辐射噪声 对于差分探头以避免自身间形成环路而拾取更大,负线缆耦合到一起尽量将探头的正、,受到平衡的空间辐射使得探头正、负线缆,测科技有限公司? 11.4 浮地测量的问题?  示波器浮地非常危险 以利于共模噪声的消除      35? 深圳市优!!!圳市优测科技有限公司? 11.5 总结:电源噪声纹波测试?     选择合适带宽:带宽限制 20MHz    最小化量化误差:将波形尽量的“展开”    保证足够的采样率和存储深度      示波器浮地可能会       损坏 DUT       损坏示波器       导致测量精度差        36? 深。      尽可能短的地线    减少探头带来的影响:,线效应减少天。NC 线缆直接连接   37      使用 B?

  计量标准所进行的以裁决为目的的计量检定、(六)仲裁检定是指用计量基准或者社会公用测

  强计量监督管理第一条为了加,统一和量值的准确可靠保障国家计量单位制的,和科学技术的发展有利于生产、贸易,代化建设的需要适应社会主义现,人民的利益维护国家、,本法制定。

  和需要建立若干个标准企业可以根据具体情况,很多可以,少几个也可以,统图不一一列出其他量值传递系。料下载网 原文地址本文来源于化工资:

  安装探针及探针附件3、按照测量方案,停”按钮在进行要按下“紧急,轻拿轻放并注意,适当用力,一下测头保护功能是否正常更换后试运行时要注意试验。

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