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1 对一个已设计完成的产品,如何用示波器经行检测分析其可靠性? 答: 示波器早已成为检测电子线路最有效的工具之一,通过观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常,验证设计是否恰当。这对提高可靠性极有帮助。当然对波形的正确分析判断有赖于工程师自身的经验。 2决定示波器探头价格的主要因素是什么? 答:示波器的探头有非常多的种类,不同的性能,比如高压,差分,有源高速探头等等,价格也从几百人民币到接近一万美元。价格的主要决定因素当然是带宽和功能。探头是示波器接触电路的部分,好的探头可以提供测试需要的保真度。为做到这一点,即使无源探头,内部也必须有非常多的无源器件补偿电路(RC网络)。 3一般的示波器探头的使用寿命有多长时间?探头需不需要定期的标定? 答:示波器的探头寿命不好说,取决于使用环境和方法。标准对于探头没有明确的计量规定,但是对于无源探头,至少在更换探头,探头交换通道的时候,必须进行探头补偿调整。所有有源探头在使用前应该有至少20分钟的预热,有的有源探头和电流探头需要进行零点漂移调整。 4什么是示波器的实时采样率? 答:实时采样率是指示波器一次采集(一次触发)采样间隔的倒数。据了解,目前业界的最高水平是四个通道同时使用。 5什么是示波器的等效时间采样? 答:等效时间采样指的是示波器把多次采集(多次触发)采集到的波形拼凑成一个波形,每次采样速率可能很慢,两次采集触发点有一定的偏移,最后形成的两个点间的最小采样间隔的倒数称为等效采样速率。其指标可以达到很高,如1ps。 6什么是功率因数?如何如何测量? 答: 功率因数:在直流电路里,电压乘电流就是有功功率。但在交流电路里,电压乘电流是视在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)将小于视在功率。有功功率与视在功率之比叫做功率因数,以COSΦ表示,其实最简单的测量方式就是测量电压与电流之间的相位差,得出的结果就是功率因数。 7如何表达和测试功率密度? 答:功率密度就是单位体积里的功率,一般电源里用W/in3。 8有无办法利用示波器测出高频变压器或电感磁芯的工作情况? 答:有些示波器的功率测试方案里就有个功能B-H曲线的分析,它能反应磁芯的工作状态,还能测出动态电感值,并得出磁芯损耗。 9开关电源的噪声有多种如布线不合理引起的交叉干扰、电感漏磁、二极管反向尖峰...等引起噪声,如何用示波器鉴别? 答:很多示波器上有频域分析、分析噪声的频率段就能分析出噪声的种类,才好用相应的处理方法。示波器只能提供数据分析和波段形显示。 10用示波器怎样可以测试到开头电源的幅射? 答: 开关电源存在幅射干扰,一般做法是设法探出干扰源,然后再去屏蔽它。用示波器可以傅立叶变换的功能分析其频率成份构成,根据频率范围,从而判断干扰的种类。 11在反激式电源设计过程当中,经常会因为变压器漏感大,而使变压器的转换效率降低,绕制时采用初级中间夹绕次级的方式仍然不大理想。变压器绕制有什么技巧吗? 答:将大功率的输出绕组绕在里面,尽量靠近原边,加强偶合。 12有没有能分析开关损耗的示波器? 答:有的示波器有电源测试系统即示波器加上分析软件就可以轻松的分析开关损耗以及每周期的功率损耗甚至包括RDS ON。 13示波器能否进行傅立叶分解? 答: 现代数字示波器大多具有FFT功能,其中上述系统甚至可以按EN61000-3-2标准对电流谐波进行预测试。 14关于holdoff,所谓触发与非触发,示波器对采集信号的处理有什么区别? 答:对于数字示波器,不论是否触发,示波器实际上都是在不断地采集波形,但是如果只有稳定的触发才能有稳定的显示。也会出现这种状况,示波器触发电路的模式出于“自动”模式,即不论是否满足触发条件都进行波形显示。如果使用“通常”Normal模式,不满足触发条件就不会显示波形。 15关于holdoff,如果在水平时间分辨率不变的前提下,是否百分比设置越大(对应信号显示逐渐稳定)那么就意味着信号的周期越长? 答:是的,百分比越大,释抑时间越长。 16如何使用示波器测量差分信号? 答:最好的方法是选用差分探头,这时测到的信号最为真实客观;若没有差分探头,可使用两个差分探头接到示波器的两个通道上(如Ch1, Ch2),然后用数学 运算,得到ch1-ch2的波形并进行分析,这时尽量保持两根探头完全一样,示波器两个通道的Vertical scale ( 每格多少伏)设置一样,否则,误差会较大。 17 对时钟的相位噪声参数的要求很高的设计,需要考虑哪些关键性的问题来降低相位噪声? 答:在ADC,DAC的器件中衡量性能有很多项指标:象位数、转换速度、DC精度、开关性能、动态性能(SNR, SINAD,IMD)等等。 18在示波器上看波形时,用外触发和自触发来看有何区别? 答:示波器的通常触发是边沿触发,其触发条件有2个,触发电平和触发边沿;即:信号的上升沿(或者下降沿)达到某一特定电平(触发电平)时,示波器触发。 示波器只有在信号自触发有问题的时候才会使用外触发,没有哪一个更好的问题。而这种问题通常可能是,信号比较复杂, 有很多满足触发条件的点,无法每次在同一位置触发,从而得到稳定的显示。这时需要使用外触发。举例如下: 观测上面的信号,由于ABCD各点都会触发,示波器显示波形将不能稳定。这时可以使用下面的信号作为触发信号,示波器将得到能够全部周期的显示。 19示波器指标中的带宽如何理解? 答:带宽是示波器的基本指标,和放大器带宽的定义一样,是所谓的-3dB点,即,在示波器的输入加正弦波,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,使用100MHz带宽的示波器测量1V,100MHz的正弦波,得到的幅度只有0.707V。这还只是正弦波的情形。因此,我们在选择示波器的时候,为达到一定的测量精度,应该选择信号最高频率5倍的带宽。 20测量系统的总带宽如何获得? 答:测量系统的总带宽=0.35/上升时间(1GHz以下示波器)。 21在带宽一定的条件下,采样频率太大是否也没有太大的意义? 答:带宽是限制被测信号高频分量被捕获的基本条件。使用示波器每个被测信号周期只需2.5个点就能够最大限度的重构波形。其它一些示波器需要大于4个样点/周期,即100MHZ带宽示波器单次采集至少需要400MS/s的采样率,有些示波器甚至需要10个点(线性内插技术)才能保证采集信号有意义。 22除高斯响应示波器和平坦响应示波器之外,还有基于其它响应的示波器吗? 答:示波器前置放大器的频响特性是决定测试结果的最关键因素,它由模拟器件决定。关键在于用何种方法来获得足够的频响。 23实验时,示波器接地线后,导致MOsfet炸掉,现在将示波器都剪掉了地线。这是什么原因? 答:为保证测试中的人身安全以及获得良好的测量效果,一般示波器的所有探头的地线都与机壳连接在一起,并连接到示波器电源线的地线。因此,您在电源中测量MOSFET管波形的时候,如果其中任何一个点都不是地,就会产生问题,如下图所示。 ![]() 剪断地线可以防止对MOSFET管测试中的短路问题,但是也会带来一些其它的测试问题,比如示波器机壳带电,示波器机壳分布参数对测量信号造成影响等。解决的办法是使用差分探头。 24影响示波器工作速度的因素有哪些? 答:实际上任何一台示波器的原理都差不多,前端是数据采集系统,后端是计算机处理。影响速度主要有两方面,一是从前端数采到后端处理的数据传输,一般都是用PCI总线,此乃传输瓶颈, 但已有新技术可以突破;另一个是后端的处理方式,提高处理速度可以通过数据分包共享来实现。 25我们的应用通常会捕获2M甚至更多的数据进行分析, 且采样率通常会高达10GS/S, 但在进行参数测试和FFT等分析时总是显得很慢, 为什么? 答:处理的数据量大,速度自然会慢。要想获得大数据量的高速实时FFT分析,除非采用专用FFT处理器,但成本较高。 26在EMC试验中有时候会出现指示表短暂的指示消失现象,使用示波器进行检测,发现试验过程中示波器有屏幕整个晃动的现象。试验的项目是EFT(瞬变脉冲串抗扰度试验),如何解释和怎样在试验中消除这种现象? 答:EFT有时会对示波器造成干扰,造成误触发,可尝试使用示波器的高频抑制触发模式,限制示波器带宽等办法。 27为什么示波器有时候抓不到经过放大后的电流信号? 答:如果信号的确存在,但示波器有时能抓到,有时抓不到,这可能和示波器的设置有关系。通常若您可将示波器触发模式设置成Normal ,触发条件设置成边沿触发,并将触发电平调到适当值,然后将扫描方式设置成单次方式,如果这种方式还不行,通常仪器可能出了问题。 28数字示波器的各种触发的应用,比如说边沿触发,毛刺触发和脉宽触发等,它们各自适合测试那种信号? 答: ① edge trigger , 边沿触发,可设触发电平,上升沿或下降沿。边沿触发也称为基本触发。 ② advanced trigger,即高级触发,里面含概各种不同的触发功能,可以根据被测信号的特征,设置相应的触发条件,定位感兴趣的波形。 高级触发是电路调试的关键。在电路调试过程中,如果事先不了解被测信号可能的问题,可以先使用数字荧光示波器,利用400,000/秒波形捕获速度,迅速发现电路中的各种问题,再配合不同的高级触发功能来进行故障的细节定位,这样可以缩短您的调试周期。 29关于毛刺测量,以前请教过相关的技术人员,得到的答复是,示波器所能捕捉的最小毛刺就是示波器的采样速率。是否所有的示波器都遵循这一规律?此时示波器的前置滤波器不会对它有影响吗? 答:不能断言所有的示波器都是这样。比如,有些示波器达到1GS/s,带宽只有60MHz,显然,1ns的毛刺不可能捕捉到。其实捕捉毛刺的能力除了带宽,采样率,还取决于波形捕获率,即每秒能够捕捉的波形数量. 30在使用示波器时如何消除毛刺? 答:如果毛刺是信号本身固有的,而且想用边沿触发同步该信号(如正弦信号),可以用高频抑制触发方式,通常可同步该信号。如果信号本身有毛刺,但想让示波器虑除该毛刺,不显示毛刺,通常很难做到。 可以试着使用限制带宽的方法,但不小心可能也会把信号本身虑掉一部分信息。若使用逻辑分析仪器,一般来说,使用状态采集的方法,有些在定时方式下采集到的毛刺,就看不到了。 31在实际工作中,当碰到突发的毛刺信号,如何捕捉和测试? 答:比如我们在进行时钟测试时,经常会碰到偶发毛刺信号,该信号将会对我们的电路产生误动作,因此捕获该信号成为测试的关键,由于事先我们无法判断该毛刺为正还是为负,因此我们须先利用示波器的数字荧光功能即快速波形捕获模式结合无限余辉查看毛刺特征,然后利用示波器的高级触发功能脉宽触发依照信号特征,如:小于正常时钟脉冲宽度触发。 32如果依据信号上升时间确定了带宽后,按照该带宽确定采样率的原则仅仅是为了实现无采样混叠误差吗? 答:确定带宽后再确定采样率,业界的一些公式,的确确定采样率的原则是为了实现无采样混叠误差,但它是泛泛的评估说法,具体还要看您被测对象的特征,因为最高的指标往往是在特定条件下给出的,未必满足您的测试应用。 33示波器如何显示两个采样点之间的波形? 答:示波器的显示方式有多种:点显示、正弦内插显示、直线连接显示;示波器的缺省显示方式通常为矢量连接显示方式,有的示波器仅支持直线连接方式;无论是直线连接还是正弦内插,在两个实际采样点之间提供的信息都不是实际采集的,由于直线连接方式可能会导致显示出现突变,如在一正弦波的波峰采集一个点,两边的波谷各采集一点,会显示出三角波,而用正弦内插显示出来仍是正弦波,所以,有些应用文章中的说法是:采用直线连接,对采样率的要求更高,如10倍的关系(以真实再现波形);采用正弦内插,对采样率要求稍低以下,也有文章说,2.5倍就可以,工程上一般说4倍以上,也有5倍,6倍的说法。 34在选择示波器时,一般考虑的多的是带宽。那么,在什么情况下要考虑采样速率? 答:取决于被测对象,在带宽满足的前提下,希望最小采样间隔(采样率的倒数)能够捕捉到您需要的信号细节。业界有些关于采样速率经验公式,但基本上都是针对示波器带宽得出的,实际应用中,最好不用示波器测相同频率的信号。若您在选型,对正弦波,选择示波器带宽是被测正弦信号频率的3倍,以上,采样率是带宽的4到5倍,实际上是信号的12到15倍,若是其它波形,要保证采样率足以捕获信号细节。若您正在使用示波器,可透过以下方法验证采样率是否够用将波形停下来,放大波形,若发现波形有变化(如某些幅值),采样率就不够,否则无碍。也可用点显示来分析,采样率是否够用。 35100MHz的模拟示波器可以较清楚看到寄生波形,而100MHz的数字示波器却看不到(仅能看到波形加粗)? 答:此现象和示波器显示有关,模拟示波器上看到的迹线一般较细,它通过垂直偏转器直接将电压打到屏幕上,而且扫描速率和波形刷新率都很快。数字示波器是通过A/D将波形电压量化,存到内存中,处理之后再显示,数字示波器屏幕的显示分辨率是有限的,通常为6?0点或1000点,若您将示波器的存储深度(记录长度)设置成10K或2M, 这意味着,要让内存中10K或2M点的信息量通过6?0个点或1000个点来反映,无论算法有多好,都会带来一定的显示误差,波形加粗的程度和存储深度是相关的,这些问题是数字示波器特有的问题,另外数字示波器缺省显示方式为矢量显示方式,即会在两个采样点之间以线性算法,或正弦内插算法插入一些点,模拟示波器没有这些问题。您可试着将示波器记录长度改为500点,并将矢量显示改为点显示,观察数字示波器每次采样实际得到的数据,调整时基,可以清楚得看到这些点,即使使用矢量显示,线会变细些。仅从仪器角度出发,另外测量小信号,使用1:1得探头得结果,可能会比10:1探头更好些 。另外,模拟示波器没有采样率得概念,只有扫描速率概念,使用数字示波器,采样率很多时候需考虑。 36模拟和数字示波器在观察波形的细部时,那个更有优势(例如:在过零点和峰值时,观察1%以下的寄生波形)? 答:观察1%以下的寄生波形,无论是模拟示波器还是数字示波器,观察其精度都不是很好,模拟示波器的垂直精度未必比数字示波器更高,如某500MHz带宽的模拟示波器垂直精度是+/-3%, 并不比数字示波器(通常为1~2%精度)更具优势,而且对细节,数字示波器的自动测量功能比模拟示波器的人工测量更精确。 37 |