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示波器实用技巧分享(2)

2018-08-26  花落尘埃d...

示波器实用技巧分享(2)

本期,小编接着为您介绍示波器的使用技巧。本期的主题是示波器探头的使用技巧、善用示波器深存储功能,以及示波器的安全使用。

善用示波器带宽限制功能

大部分高带宽的示波器都具有带宽限制功能,根据不同带宽可限制20MHz、50MHz、100MHz、200MHz、300MHz等带宽。示波器的带宽越高,可以测量到的信号范围越广,同时也越容易受到高频率信号和信号谐波的干扰。利用示波器的带宽限制功能,能减少示波器对高频率信号的响应,减少波形图毛刺,得到比较理想的波形图和测量数值。很多电源产品的纹波测试都采用示波器20M带宽限制的测试方法。

善用示波器探头接地

示波器探头上有一条带鳄鱼夹的线,传统用法是接地,用于减少传输干扰,但实际上,此接地方法仅适用于频率很低的电路。实际操作时在一些频率较高的电路中,鳄鱼夹接地线由于长度过长,非但没有起到加强屏蔽抗干扰的作用,反而成为等效天线,引入了干扰信号。有的工程师将鳄鱼夹接地线绕在探头上,这样使用起来比鳄鱼夹接地线腾空引入干扰会少一些。

有经验的工程师还常常自己改造探头,改造适用于高频电路测量的探头。改造方法是拆除原示波器探头的接地鳄鱼夹线,在探头顶部探针旁的金属接地环处引出新的接地线,自制接地线短而且靠近探针,测量效果令人满意(见图3~5)。在测量电源纹波时还可以考虑在信号与地之间并联一个0.1μF和一个10μF电容做为去耦作用,电容的引脚需尽量的短且接触良好。

示波器实用技巧分享(2)

图为接地线缠绕法

示波器实用技巧分享(2)

图为探头改造超短接地线

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图为探头构成简易探测环

将鳄鱼夹接地线夹到示波器探头探针上就构成一个探测环,在没有频谱分析仪和近场探头的情况下,可以粗略的探测电路板上的电磁噪声和辐射源。有的示波器具有FFT功能,配用此简易探测环也很好用。

示波器的校准与探头补偿

为了得到精准的测量结果,在使用示波器测量前应对示波器进行校准操作,并有足够的预热时间。通常将示波器开启30分钟以上,等仪器进入热稳定状态后,调用示波器菜单中的自校准功能进行校准。自校准无需其他仪器辅助,也无需安装探头,只需按示波器说明书中所述流程操作即可。自校准对于示波器的零位确定测量精度都有很大益处。

示波器实用技巧分享(2)

图为补偿电容

示波器探头补偿是利用示波器自身提供的校准信号源调校探头完成补偿。操作方法是示波器安装好探头后测量示波器自带校准信号源,示波器屏幕上应该出现工整的方波波形。如果方波有失真变形可用无感螺丝刀调节探头上一个补偿电容(见图6),使示波器显示方波回归工整。

善用示波器深存储功能

很多现代数字示波器具有深存储功能,即提供较大的存储容量。基于“存储深度=采样率×采样时间”的原理,大存储深度可在较长的采样时间下维持高采样率,有利于信号的采集与波形图的重建。早期存储容量小的数字示波器常常限于存储容量,而在测量时自动降低采样率。深存储对协议分析、波形存储分析、捕捉毛刺都有很多好处。

但对于示波器来说,并不总是存储深度越大越好,存储容量大了需要处理的数据也多了,在示波器处理器能力有限的情况下会使示波器响应速率降低,这在一些处理器性能不高的入门级示波器上体现尤为明显。很多入门级示波器限于成本,采用处理器性能有限,在常规存储深度数据下已经是应接不暇,本身波形捕获率、响应速率都不高,遇到深存储、大容量数据处理更是有心无力,只能降低响应速率。这也是很多低端数字示波器大力宣扬自己配置的存储深度,而规避提供响应速率和波形捕获率指标的原因。

很多国外大牌低端数字示波器一开始不提供深存储功能,配置存储容量也较小,除了有拉开产品档次与功能的商业策略外,也有平衡采样率与响应速率综合性能的技术因素。为此大部分示波器厂家为深存储功能提供开关和设置选项,让精通其间奥妙的工程师根据不同应用需要自行设定。有经验的工程师在使用低端示波器需要较高的响应速率时,可关闭深存储功能,对于需要较大样本的操作,如需捕获较长时间的信号、捕捉毛刺波形(维持高采样率)、协议分析等则开启深存储功能。另外科学利用示波器的各种触发功能,能准确高效的捕获目标波形和异常事件,很多情况下可不依赖深存储。

示波器的使用安全

示波器使用安全最重要的一点是可靠接地,可靠的接地可以避免仪器外壳带电,同时在测量时给操作者带来更多安全保障。尽管我们现在普遍使用三眼插座包含一路专用的地线,但在很多室内供电布线不规范的场合常常会出现接地电阻过大甚至接地线悬空的问题,这在一些老房子和自建房屋中是常见问题。

现代数字示波器内部都是使用开关电源,开关电源安全使用要求火线和零线输入正确。很多业余无线电爱好者居住自行装修的民用住宅,存在墙上插座火线与零线不分线序颠倒的问题,这对使用示波器和电子产品安全存在隐患。

有的业余无线电爱好者在使用示波器感觉仪器外壳带电。首先应该确认仪器接地良好包括供电线路接地良好,其次示波器输入火线和零线正确。最后再怀疑示波器内部开关电源的电容是否有故障。

用示波器测量开关电源内部线路,最好为市电供电的开关电源安装一个隔离变压器,这样在维修测量过程中,可以防止多种形式的操作人员触电,同时也能保护被测电源、探头、示波器安全,减少“炸机”意外。

至此,示波器的使用技巧就与您这了。后续小编将继续向您介绍更多实验仪器的使用经验,敬请期待!

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