你是否真的的了解并掌握“示波器”？

Auto377

谢谢大家的捧场，下面进入正题说第三部分，也是大家最关心的一部分。


第三部分： 示波器的参数定义


示波器的一些指标都是什么意思？什么样的示波器最适合我（从性价比角度出发 ）？ 接下来我们讲分别解释示波器的一些关键指标。


A、示波器三大关键指标——带宽

   带宽是示波器的基本指标，和放大器的带宽一样，是所谓的-3dB点，即：

  （在示波器的输入端加正弦波，幅度衰减为实际幅度的70.7%时的频率点称为带宽）

   也就是说我们用100MHz带宽的示波器测量 “幅值为1V 频率为100MHz的正弦波”，实际测到的幅值只要不低于0.707V就是合格的100M示波器。

   所以 示波器的带宽越高，实际测量也就越精确，当然价格也就越贵，那么我们需要多大带宽的示波器呢？我的建议是： 所测信号最大频率的5倍，就是最合适的带宽。 下面我们用一个图来看看带宽对测量的影响：




B、示波器的三大关键指标——采样率

    经常听说示波器的采样率1G 2G的，这个采样率到底采的是什么东西呢？  

    示波器的“采样率”，顾名思义就是“采样的速率”，它的定义：单位时间内将模拟电平转换成离散的采样点的速率。常说示波器采样率是1G，也就是说每秒能采样1G个点。 那么采样点的多少对测量有哪些直接影响呢？
     
    首先 我们要了解数字示波器采样的过程：


估计看完这个大家都明白了，接下来就是对实际测量的影响。

这里引入奈奎斯特采样定理：当对一个最高频率为f的有限信号进行采样，采样率SF必须大于f的2倍以上才能从采样值完全重构原来的信号，这里f称为奈奎斯特频率，2f成为奈奎斯特采样率，我们用正弦波为例来模拟这个采样过程：



很显然我们可以看到，两倍的采样率下得到波形还是严重失真，这对于示波器来说，还原波形是远远不够的，那对于我们来说，如何选择合适的采样率呢？这里有两个条件可以供大家参考：

   1、带宽为所测方波最大频率的五倍；2、采样率为带宽的10倍。


讲到这里，还需要提一下这个概念：最高采样率VS实时采样率

   一般来说，示波器的采样率指标都是指的这台示波器工作时能够达到的最高采样率。但是实际上示波器的“实时采样率”受到存储深度的限制，随着示波器采样时间的增加，采样率会被迫下降。

MACD998

谢谢分享好文

小名叫能

等待继续，建议开一个示波器专栏，方便大家学习探讨

Auto377

兰家别院 发表于 2016-12-14 18:25
50Hz模拟示波器完全可以看清波形 示波器设置有问题看不了

模拟示波器也有不同的层次，看不了太低频的信号确实是短板。

Auto377

绝缘修行者 发表于 2016-12-15 09:19
就是大家伙不舍得花钱买，玩的少。买个玩的多了就好了

瞎说什么大实话呢，不过工具这种东西，用好了可以事半功倍，也算是合理投资自己。

Auto377

接上面

C、示波器的三大关键指标——存储深度（也叫记录长度）

   经常听到有人说到示波器的存储深度 10K、2M、14M、90M的，这个存储深度到底是什么东西？是示波器内部的存储器的容量？（那这些做示波器的厂家也太抠了，现在内存这么便宜，怎么也得上G吧 ） 还是示波器能够记录数据的长度呢？ 这都是一个让很多人都容易混淆的概念。

   其实，存储深度指的是：示波器在屏幕上显示一条波形时，其波形的数据个数。 我们看到的示波器屏幕上显示的波形，是由很多采样点组成的（从B、采样率的定义中可以理解），所有采样点的个数就是当前的存储深度。 打一个比方，假如一个示波器上显示的存储深度是10Mpts,则表明此时示波器上的波形是有10M(一千万)个采样点组成的，其中单位中的“pts”是英文“points(点)”的意思。

   示波器有一个很重要的关系式（用来解释B最后面 采样时间增加 采样率会被迫降低的问题）

   存储深度=采样率 * 采样时间

   用一张图来表示它们的关系：

   

   因为一台示波器的最大存储深度是固定的，所以采样时间越长，它的单位采样率必须减小，才能维持关系式的平衡。理解了这个关系式，那么示波器的存储深度对测量会有什么样的影响？我们通过一个对比来看：

   我们给示波器加上一个 “频率为1KHz，幅值为2V的方波”（常见的校准方波）





   有上面的对比我们可以看到：示波器的存储深度越大，保存的波形就可以看到更多的细节（放大两千倍后还是能看到接近真实的波形 ）。


D、示波器的另一个关键指标——波形刷新率（波形捕获率）
   
    说到波形刷新率这个东西，也是随着数字示波器的发展逐渐才成为一个关键的指标。有些电路明明有小概率的故障，但是接到示波器上看波形却完全“正常”，你就可能纳闷了，我的采样率这么高，为什么抓不到故障波形呢。其实这里不是示波器的采样率不够，而是示波器的波形刷新率不够。

    如何理解示波器的波形刷新率？

    形象化：我们把示波器比作一个给波形拍照的录像机。波形是连续的，时时刻刻都在发生，而录像机拍摄的只是图片，是瞬间。哪怕机器一秒钟能拍一百万次，但是两次拍摄之间还是会漏掉一些波形，我们为了看到更接近真实的波形，就要求一秒钟内拍摄更多的照片，这样才会更有可能看到百万分之一概率的异常信号。
   
    原理化的东西涉及到 有效捕获周期和死区时间，这个对理解关系不大。

    总结到一点：示波器的刷新率越高，越有利于观察到信号中的异常成分。   下面用一张图来形象演示这个参数（偶然出现的信号就是偶发的异常信号，如果示波器的刷新率太低，这个异常信号是看不到的）

湘西老龚

仔细看了一下，讲得很专业，很详细，很清楚大师要火

Auto377

湘西老龚 发表于 2016-12-15 15:51
仔细看了一下，讲得很专业，很详细，很清楚大师要火

自己的一些心得和大家分享下，谈不上大师。

个性维修

膜拜大师！

Auto377

第四部分：如何进行测量？


    得到的波形怎么看？怎么获取我想要的信息？我相信这是很多维修师傅非常头疼的问题。也是有很多人卡在 怎么设置和如何获取信息 这个关卡，迟迟无法进一步的提升 看到长篇大论的文档就头大（怎么就是理解不了呢 ） 。

    这里我们通过介绍常用的三种测量方法，来看看示波器到底怎么用。

   
A、示波器的测量方法——刻度测量，

    根据视觉上的所占格数来评估，就是刻度测量。模拟示波器靠的就是数格子 ，估测的准确度很低，只能做一些简单的定性分析。
   
    如下图所示，首先看信号一个周期占了几格，高度占了几格，然后乘以箭头所指的档位，即可得到大概的信号周期和幅度。





B、示波器的测量方法——光标测量

   光标测量的原理很简单，在凭视觉评估的基础，引入了一对光标，通过移动总是成对出现的光标来读取他们的数值从而进行测量。

   光标测量虽然也是人为手动测量，会存在一定的误差，但是相对噪声较大的信号来说，光标部分可以帮助我们人为的去忽略这部分噪声，也更能把握波形的重点。

   用两个图来演示如何使用光标：

   1、水平光标 测量信号的幅度
         
      将Y1减去Y2得到△Y，就是信号的幅值为4.7V



    2、垂直光标 测量信号的周期和频率

       将X2减去X1得到△X，就是信号的周期1ms,1/△X也就是信号的频率为1KHz.




C、示波器的测量方法——自动测量

    当我们得到正确的波形后，找到示波器上的“一键测量”或“全测量”按键，一键即可获取所有测量信息 。