示波器捕獲信號的基本原則及基本操作步驟

下面我們按示波器捕獲波形的操作步驟來(lái)強調上面的四個(gè)基本原則。 很多時(shí)候我們打開(kāi)示波器看到屏幕上顯示的波形和測量參數很多，譬如圖三所示。這時(shí)候我建議的第一個(gè)操作步驟是，恢復出廠(chǎng)設置將之前的設置都清楚掉。 清除掉再開(kāi)始從頭設置反而效率更高?；謴统鰪S(chǎng)設置的菜單在File下的Recall Default按鈕，如圖四所示。在進(jìn)行這一



圖三 多波形多參數的顯示屏幕

圖四 恢復出廠(chǎng)默認設置

操作之后，如果示波器的第一和第二通道沒(méi)有接任何探頭，屏幕上看到的是兩條零電平的線(xiàn)，圖四中的C2沒(méi)有接探頭，顯示的就是一條零線(xiàn)。 這個(gè)操作之后，如果沒(méi)有看到這兩條線(xiàn)，這說(shuō)明示波器的通道工作不正常了，這也是判斷示波器好壞的一個(gè)方法。 第二個(gè)操作步驟是接上探頭，選擇示波器的通道。 有時(shí)侯接上探頭之后應做探頭的校準和通道之間延時(shí)的校準，但在非嚴格的測量中有時(shí)侯忽略了這個(gè)步驟。本文的圖例中，我的實(shí)驗環(huán)境是一個(gè)力科的DEMO板通過(guò)BNC線(xiàn)接到通道1，所以需要將通道2關(guān)掉。選擇通道通過(guò)按示波器面板上標識為1,2,3,4的按鈕就可以了。 第三個(gè)步驟是設置示波器的垂直通道。垂直通道設置的第一步是選擇耦合方式。低帶寬的示波器通常有四種耦合方式，DC 50Ω，DC 1MΩ，AC 1MΩ,Ground。 本例中因為是接BNC線(xiàn)，需要將耦合方式設置為DC 50Ω，如圖五所示。 垂直通道設置的第二步是調節垂直偏置和垂直靈敏度，盡量使波形占滿(mǎn)屏幕，使得量化誤差最小。這是捕獲信號的第一個(gè)基本原則。調節垂直偏置和垂直靈敏度雖然可以通過(guò)一次菜單來(lái)設置，但也可以通過(guò)面板來(lái)快捷操作。如圖六所示，上面的四個(gè)旋鈕為調節垂直偏置，改變波形在屏幕中的位置,垂直按該旋鈕可以使offset自動(dòng)歸零。 下面的四個(gè)旋鈕來(lái)改變量程。 為使波形占滿(mǎn)屏幕7.5柵格以上，有時(shí)需要微調旋鈕，選中垂直通道設置菜單中的Variable Gain就可以微調。力科的第四代示波器按這個(gè)旋鈕就可以直接微調了。圖七顯示了在不同量程下，測試同樣信號的峰-峰值的結果對比。在200mV/div量程下的結果為608.81mV（平均值），在80mV/div量程下為569.67mV。在關(guān)于幅值相關(guān)的測試規范中應定義好在多大的量程下進(jìn)行測試。否則，測試結果沒(méi)有可比性。垂直通道設置菜單中的其它各項的含義也都一目了然，不再一一介紹了。在完成垂直設置之后，進(jìn)行第四個(gè)操作步驟，調節時(shí)基。調節時(shí)基時(shí)要注意兩點(diǎn)，第一是時(shí)刻警惕采樣率。第二是至少捕獲感興趣的一個(gè)周期的低頻成份，使能看到信號的全貌。時(shí)基可以通過(guò)圖八所示的面板調節，在示波器的出廠(chǎng)默認設置下，存儲深度是固定在100KS的，向左調節旋鈕捕獲時(shí)間越長(cháng)時(shí)，采樣率越低，這時(shí)候按面板上的局部放大鍵并使放大后的波形展開(kāi)能看清楚上升沿的細節，通過(guò)觀(guān)察上升沿上有沒(méi)有五個(gè)以上的采樣點(diǎn)來(lái)判斷信號有沒(méi)有失真。圖九所示的信號捕獲時(shí)間為500us，當前實(shí)時(shí)采樣率為200MS/s，這兩個(gè)數字相乘的結果是100KS，這時(shí)候上升沿才兩個(gè)點(diǎn)，信號已嚴重欠采樣，波形嚴重失真。對于力科WaveRunner系列以上的示波器，可以設置固定采樣率,這樣在知道被測信號的特點(diǎn)之后先固定在一個(gè)過(guò)采樣的采樣率，再調節采樣時(shí)基，只會(huì )改變捕獲的時(shí)間，信號不會(huì )失真。對于圖九所示的信號，如果捕獲的時(shí)間太短甚至觀(guān)察不到有欠幅，所以要捕獲較長(cháng)的時(shí)間才發(fā)現問(wèn)題所在。而對于圖十的上面的圖示信號，雖然捕獲的時(shí)間已達到5ms，看到的波形讓我們以為是隔1.5ms有一段脈沖信號，但其實(shí)在捕獲20ms之后，我們才看清楚了這信號的真正特點(diǎn)。 這時(shí)候采樣率被降到1GS/s，其實(shí)波形已經(jīng)有點(diǎn)失真。這說(shuō)明需要更長(cháng)的存儲深度的好處。



圖五 垂直通道設置菜單