優(yōu)化示波器測量的提示與技巧
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)（這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理）。在被測信號(hào)的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號(hào)的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。
帶寬
為了精確地測量頻率響應(yīng)和快速上升沿，示波器和探頭必須具有足夠的帶寬。一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則是示波器和探頭(探頭也有帶寬限制)的帶寬應(yīng)該是被測信號(hào)高頻率的3~5倍。-3dB 帶寬衰減會(huì)引入30%的幅度測量誤差，因此示波器和探頭的帶寬越寬越好。
兼容性
有一種情況非常普遍，人們使用X公司生產(chǎn)的示波器卻配Y公司生產(chǎn)的探頭進(jìn)行測量。事實(shí)上，示波器和探頭并不總是可互換或可兼容的。好的做法是使用同一家公司生產(chǎn)的示波器和探頭，從而排除任何潛在的沖突問題。
校準(zhǔn)
在使用示波器進(jìn)行測量時(shí)容易忽視的步驟之一是校準(zhǔn)。校準(zhǔn)是一種簡單易行的方法，可以確保您的每次測量都是從頭開始，不受上次測量的影響。在開始測量前應(yīng)該進(jìn)行手動(dòng)校準(zhǔn)，如果示波器帶有自校準(zhǔn)功能，您在測量前應(yīng)該運(yùn)行這個(gè)功能。欠補(bǔ)償或過補(bǔ)償?shù)奶筋^會(huì)引入幅度、上升時(shí)間和被測信號(hào)波形失真測量的嚴(yán)重誤差。
探頭
為具體的測量任務(wù)選用合適的探頭總會(huì)得到好的測量結(jié)果。通常，對(duì)于通用測量， 10:1探頭就足夠了;但對(duì)于低幅度信號(hào)測量，您可能要考慮使用1:1 探頭。在進(jìn)行高速測量時(shí)，應(yīng)該著重考慮探頭電容。具有大電容值的探頭會(huì)減緩上升和下降沿，而且在檢測某些器件(例如高速運(yùn)放)的輸入或輸出端時(shí)，甚至?xí)疬@些器件產(chǎn)生振蕩。因此，測量高速電路的另外一點(diǎn)考慮是使用有源FET 探頭。有源探頭通常具有較低的觸點(diǎn)電容(通常為幾個(gè)pF)和極高的阻抗，因此有源探頭對(duì)任何被測節(jié)點(diǎn)都呈現(xiàn)極小的負(fù)載。
探頭接地
在進(jìn)行高速測量時(shí)，可能犯的大錯(cuò)誤是使用探頭接地夾，造成示波器探頭問題。使用接地夾相當(dāng)于在接地路徑中加入了一個(gè)串聯(lián)電感。這個(gè)串聯(lián)電感和探頭電容共同作用，就會(huì)引入振蕩和過沖。好的接地連接方法是使用探頭內(nèi)部的接地屏蔽網(wǎng)，只是您得拆開探頭。不過，這不難做到。首先，從探頭探針上松開塑料外皮，把它從探頭上褪下。這時(shí)探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)就露出來了。然后，把接地夾從探頭上取下，就完成了。現(xiàn)在可以進(jìn)行測量了，簡單地測一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)接到接近的被測電路接地點(diǎn)。這種方法可以排除任何串聯(lián)電感，幾乎消除了所有的振蕩和過沖。如果您找不到接近的接地點(diǎn)，就將一段總線在示波器探頭的金屬接地屏蔽網(wǎng)上繞幾圈，然后再接地。您可以使用幾乎所有的小金屬物件來做接地連接，我使用過改錐、紙夾和鑷子。我喜歡用的是鑷子，因?yàn)殍囎拥募舛丝梢源恋浇拥仄矫嫔希材懿宓絇CB板的元件密集區(qū)域內(nèi)。
差分測量
在進(jìn)行時(shí)差或傳輸延遲的測量時(shí)，請(qǐng)確保使用的是同樣長度的兩個(gè)探頭。電纜的傳輸延遲大約為1.5 ns/ft 。電纜長度不一樣會(huì)給你帶來麻煩。例如，使用一根3 英尺和一根6 英尺長的電纜示波器探頭測量傳輸延遲，電纜長度差會(huì)造成大約 4.5 納秒(ns )的誤差，當(dāng)要分辨以1 ns為單位的測量時(shí)，這是相當(dāng)大的誤差。
盡管以上這些提示和技巧單個(gè)看上去并不值得注意，但合在一起就能顯著提高測量的精確度。即使您在測量中只用了其中幾個(gè)方法但它們?nèi)阅艽_保您每次進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室都能得到快速而可靠的測量結(jié)果。
按照結(jié)構(gòu)和性能不同分類
①普通示波器。電路結(jié)構(gòu)簡單，頻帶較窄，掃描線性差，僅用于觀察波形。
②多用示波器。頻帶較寬，掃描線性好，能對(duì)直流、低頻、高頻、超高頻信號(hào)和脈沖信號(hào)進(jìn)行定量測試。借助幅度校準(zhǔn)器和時(shí)間校準(zhǔn)器，測量的準(zhǔn)確度可達(dá)±5%。
③多線示波器。采用多束示波管，能在熒光屏上同時(shí)顯示兩個(gè)以上同頻信號(hào)的波形，沒有時(shí)差，時(shí)序關(guān)系準(zhǔn)確。
④多蹤示波器。具有電子開關(guān)和門控電路的結(jié)構(gòu)，可在單束示波管的熒光屏上同時(shí)顯示兩個(gè)以上同頻信號(hào)的波形。但存在時(shí)差，時(shí)序關(guān)系不準(zhǔn)確。
⑤取樣示波器。采用取樣技術(shù)將高頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬低頻信號(hào)進(jìn)行顯示，有效頻帶可達(dá)GHz級(jí)。
⑥記憶示波器。采用存儲(chǔ)示波管或數(shù)字存儲(chǔ)技術(shù)，將單次電信號(hào)瞬變過程、非周期現(xiàn)象和超低頻信號(hào)長時(shí)間保留在示波管的熒光屏上或存儲(chǔ)在電路中，以供重復(fù)測試。
⑦數(shù)字示波器。內(nèi)部帶有微處理器，外部裝有數(shù)字顯示器，有的產(chǎn)品在示波管熒光屏上既可顯示波形，又可顯示字符。被測信號(hào)經(jīng)模一數(shù)變換器（A/D變換器）送入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，通過鍵盤操作，可對(duì)捕獲的波形參數(shù)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行加、減、乘、除、求平均值、求平方根值、求均方根值等的運(yùn)算，并顯示出答案數(shù)字。
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