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谈示波器第二回——模仿和数字示波器测验功能的具体表现

上一回简单回顾了示波器的历史,以及对模拟和数字示波器的优缺点做了一个简单对比。这是我头回试着写连载,发了第一回后就一直酝酿着写下一

上一回简略回忆了示波器的前史,以及对模仿和数字示波器的优缺陷做了一个简略比照。这是我头回试着写连载,发了第一回后就一向酝酿着写下一回。其间跟几个模仿示波器的高手进行了评论,并给一个朋友试讲了模仿和数字示波器在测验方面的差异,乃至预备在CEF上向至今仍在出产模仿示波器的厂商请教,可是这一回像《越狱》第四季的17集相同迟迟不能推出,有负于很多重视这个论题的读者。

这一回首要评论模仿和数字示波器在测验方面的具体体现,并给出适用的场合,以便我们在测验的时分做出恰如其分的挑选。此处挑选的模仿示波器是日立的V252,这个款示波器的保有量十分的大,最早的类型是V212,国内厂商多有拷贝,日立(Hitachi)也是迄今为止仍在出产模仿示波器的厂商。数字示波器是泰克TDS3000系列中的TDS3014,TDS3000的经典性也是无须多疑,国内工程师也多有触摸。TDS3000系列自从1994年初次发布,一向到今日仍在执役,并诞生了DPO的概念,但值得留心的是此DPO指的是软件模仿的,更多指的是模仿余晖,与我们了解的选用了DPX芯片的DPO不是一个概念。

测验前的预备
模仿示波器因为没有自校准功用,所以每次在运用之前最好进行一下简略的校对,除非这个示波器是你正在运用的,没有他人动过。具体做法是衔接面板上1kHz@0.5V的校准信号,调理水平档位的时基旋钮到1mS或许0.5mS,再调整SWP VAR使得校准信号的一个周期正好占有屏幕上的1格(1mS/div)或2格(0.5mS/div)。然后调整Position 旋钮使得基线占有整个窗口,也能够右移使得扫描起点也便是触发点从屏幕的中心开端。因为V252没有Autoset功用,所以要设置适宜的触发电平,使得波形安稳显现。
留心,刚出厂的示波器厂商已调整过,一般不需调整,但二手或许作业场所在地舆空间上比较大的改变的时分需求从头校准。
数字示波器每次开机时,都会进行自检和自校对,所以水平常基不需求手动校准。但无论是哪种示波器在运用探头时都要进行补偿,因为每台示波器需求的补偿电容都是不相同的。

丈量小信号
尽管示波器不是测验小信号的最佳挑选,但在测验传感器之类的信号时,往往会遇到mV级的信号,尽管为了供给信噪比,并将mV级的信号扩大到示波器便于测验的水平,比方扩大10被到10mV级,但能不加扩大器而直接观测当然最好不过。下面就来看看两种示波器的体现。


如图所示,待测信号为一 5MHz@5mVpp的正弦,信号源和示波器之间选用BNC衔接。TDS3014设置为主动余晖,但基线依然十分粗糙,基线的Vpp值超越1mV,而V252的波形则十分洁净。V252的最小时基0.2uS,此处运用了x10 MAG功用,将水平扫描速度扩大10倍,时基扩展后设置为5nS/div,相同的笔直分辨率最小只要5mV/div,也运用了x5 Gain 功用,扩展到1mV/div。
因为模仿示波器比起数字示波器来不易耦合噪声,或许说没有数字示波器那么活络,愈加合适测验小信号,尤其是mV级信号,这也是很多Hifi本站钟情于模仿示波器的原因之一。

丈量方波
示波器的带宽是按正弦波界说的,但方波含有丰厚的谐波,一般测验方波至少要测到5次谐波,测验方波所需带宽更精确的核算方法是看上升沿。
Bw=0.35/Tr
上述公式适用于带宽1GHz以下的,选用高斯呼应的示波器。


如图所示待测信号为5MHz@5Vpp,上升沿约18nS的方波,5次谐波是25MHz,用上升沿核算得出的带宽为19.4MHz,V252的带宽为20MHz,刚能满足要求。 能够看得出V252显现的波形上下过冲更小,上升沿跟TDS3014的相同。值得留心的时,因为V252的水平常基坐落0.2uS/div时,标明MAG UNCAL,所以此刻的时基不是十分精确。

再来一张,多个周期,TDS3014显现方波的过冲要比V252显着的多。

丈量GND耦合
简直一切示波器的通道耦合都有GND,望文生义,GND时将输入直接接地,此刻能够检查基线的笔直方位,抱负示波器的基线是坐落0电平的一条直线。但现实受骗衔接输入信号时,GND往往会耦合输入通道上的信号,使得GND耦合不再是一条直线。一切做过高速电路的人简直都有这个经历,地噪声或许叫地弹是不容忽视的要素。

输入5MHz@5Vpp 正弦波,挑选5V是数字电路中常见的CMOS电平也是5V。TDS3014只要不到20mVpp的噪声,而V252则超越了40mVpp。

输入5MHz@5Vpp的方波。TDS3014显现的噪依然不超越20mVpp,而V252则不光超越了100mVpp,并且波形不再是方波。

输入3MHz@5Vpp的脉冲,TDS3014地上耦合的噪声到达36mVpp,但波形依然是脉冲。V252地上耦合的噪声不大到达了近100mVpp,并且变成了相似Burst的波形。

测验相位
使用李萨茹图形,示波器能够便利的测出两个信号之间的相位差。CH1(x)CH2(y)输入2个频率相同,但相位不相同的信号。

留心,V252的图形看上去比TDS3014洁净的多,但实践上是因为信号改变的很快,并且V252没有无线余晖功用,所以图中不出来改变,但实践测验的时分,留心看,仍是能够看到一闪而过的信号轨道。抛第一个问题,请问,这个波形的表明的相位是多少?


跟上图相同,尽管图中反映不出来,但留心调查,依然能在V252上看到原中心一闪而过的轨道。这也是一般模仿示波器的一个明显缺陷,尽管有余晖,但不能坚持,也不能长到让人调查清楚快速改变的信号。

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