示波器常見功能使用

示波器常見功能使用原創(chuàng)2017-12-31為銳工作室作為電子工程師，示波器使我們常用的電子測量儀器之一，其重要性不言而喻。但是有很多工作了幾年的電子工程師，甚至是硬件工程師，僅僅只會使用示波器來測量電壓信號，這樣就大大浪費(fèi)了示波器的強(qiáng)大的功能。其實(shí)我們完全可以拿示波器當(dāng)一個(gè)玩具，沒事的時(shí)候多去玩玩，熟悉示波器的各項(xiàng)功能，只要不被玩壞就行，哈哈，廢話不多說，不然容易被打飛。這里主要分以下幾本部分，闡述示波器常用的功能，大家可以根據(jù)需求選擇性的閱讀示波器觸發(fā)模式示波器測量紋波示波器x1和x10檔的選擇示波器采樣率調(diào)整為什么示波器需要隔離示波器測量頻偏一.示波器觸發(fā)模式示波器觸發(fā)模式常用的主要有兩種:1?單次觸發(fā)（single）單次，即只會觸發(fā)一次。這種模式下，設(shè)置好觸發(fā)條件后，示波器不斷掃描，在不滿足觸發(fā)條件的時(shí)候，屏幕上不會顯示掃描線。當(dāng)滿足觸發(fā)條件的時(shí)候，示波器就會停止掃描，進(jìn)入stop狀態(tài)。觸發(fā)后也會記錄下觸發(fā)前的一段時(shí)間的波形，可以通過調(diào)節(jié)T'點(diǎn)（觸發(fā)點(diǎn)）位置或者調(diào)節(jié)scale時(shí)間，方便觀察觸發(fā)前后一段時(shí)間的情況。注意：scale如果調(diào)的比較大的話，觸發(fā)結(jié)果會需要比較長的時(shí)間顯示，比如下圖圖1，scale為100ms，即使上電就觸發(fā)了，也需要經(jīng)過800ms才會顯示（100msx8格），如果scale調(diào)到1S,那就是8S了。圖1正常觸發(fā)（normal）正常觸發(fā)模式和單次觸發(fā)模式有點(diǎn)類似，都是不斷的掃描，滿足條件的時(shí)候就會觸發(fā)，將結(jié)果顯示出來。不同的是‘normal觸發(fā)后不會進(jìn)入stop狀態(tài)，還會接著掃描，當(dāng)再次觸發(fā)的時(shí)候，就會更新顯示掃描結(jié)果。二．示波器測量紋波一個(gè)產(chǎn)品的電源紋波是否滿足要求，直接決定了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，所以經(jīng)常會利用示波器來測量電壓紋波。下圖中圖2和圖3,是針對同一個(gè)電源測試的紋波，圖2測得的結(jié)果是352mV，圖3測得的結(jié)果是56mV，是什么導(dǎo)致測量結(jié)果相差這么大呢？圖2圖3在電源紋波測量的時(shí)候，由于電磁輻射以及接地線比較長等原因，會導(dǎo)致引入很多高頻信號，所以在測量紋波過程中注意以下幾點(diǎn)：設(shè)置示波器帶寬抑制20M（這是圖2和3的區(qū)別）因?yàn)榧y波屬于交流成分，所以通道耦合采用“交流”示波器探頭選擇合適的檔位，一般情況下選擇x1檔位，如果電壓比較大，或者帶寬要求比較高時(shí)，選擇x10檔位，x10檔位帶寬會遠(yuǎn)高于x1檔位。選擇合適的量程，用10V的量程去測50mV的紋波，結(jié)果當(dāng)然不對。接地線越短越好，最好不要使用鱷魚夾線，用彈簧針。示波器x1和x10檔的選擇一般示波器都會有x1和xlO兩個(gè)檔位選擇，選擇x1時(shí)，信號沒有經(jīng)過衰減，選擇xlO檔時(shí)信號衰減到了1/10,此時(shí)應(yīng)將示波器讀數(shù)xlO才為實(shí)際值，當(dāng)然有些示波器可設(shè)置xlO檔，以配合示波器探頭使用。一般情況下我們都會選擇xl檔測量，當(dāng)測量電壓較高的時(shí)候，選擇x10檔。在不明確電壓高低時(shí)，可先選擇x10檔測量，當(dāng)明確電壓大小后再選擇合適的檔進(jìn)行測量，以免損壞示波器。X10檔的輸入阻抗要遠(yuǎn)高于xl檔的輸入阻抗，所以對于驅(qū)動能力比較弱的信號波形，最好使用xlO檔，不然有可能會改變信號的波形。比如測量晶振（無源晶振）引腳波形時(shí)，如果使用xl檔測量，相當(dāng)于并聯(lián)了一個(gè)很大的負(fù)載，有的芯片驅(qū)動能力弱會直接停振。曾經(jīng)就碰到過，I2C讀取芯片寄存器正常，但是示波器接上去就發(fā)現(xiàn)晶振沒起振，所以測量驅(qū)動能力較弱的信號時(shí)，最好使用xlO檔。示波器采樣率調(diào)整有時(shí)候工程師們可能會需要測量一段不規(guī)則波形中的一段，但是時(shí)間又比較短，可能一閃而過，在這時(shí)候，一般的做法就是將示波器橫軸scale調(diào)大，調(diào)到幾百毫秒甚至幾秒，

那么問題來了，scale調(diào)大后，波形雖然米集到了，但是一放大就完全失真了，相關(guān)參數(shù)完全看不到。如圖4,本來一個(gè)很漂亮的方波，放大到10ms就完全失真了。圖4在這種情況下，我們需要調(diào)整示波器的米樣率，將米樣率調(diào)大，比如由原來的500次/秒調(diào)節(jié)到2.5M次/秒，那么就變成了圖5這種情況，即使放大到100us仍然很漂亮。細(xì)心的工程師可能會發(fā)現(xiàn)，圖5中,放大到到100us后,采樣率應(yīng)該自動變成5G次/秒的，但實(shí)際只有2.5G次/秒，那是因?yàn)槭静ㄆ髯畲蟛蓸勇蕿?.5G次/秒。如果將采樣率調(diào)的太高，有時(shí)候容易導(dǎo)致示波器卡頓，所以根據(jù)實(shí)際需求，調(diào)整到合適的采樣率為宜。U11F畠耙U11F畠耙Si圖5為什么示波器需要隔離有時(shí)候發(fā)現(xiàn)很多工程師喜歡用隔離變壓器對示波器進(jìn)行隔離，那么為什么要對示波器進(jìn)行隔離呢？如果這塊不注意，有可能玩著玩著真會被玩壞的。示波器有兩根線，一根接在硬表筆上，一根接軟線上，就是那個(gè)鱷魚夾。很多工程師都認(rèn)為，測量兩點(diǎn)電壓，就是將兩個(gè)線直接接在被測器件兩端，其實(shí)這樣做有時(shí)候很危險(xiǎn)。示波器電源線如下圖6，分別是零線、火線和地線，示波器個(gè)通道那根軟線（鱷魚夾）內(nèi)部是連在一起的，并且連到了電源線的地線上。圖6有時(shí)候?yàn)榱司_測量電路板電源電流，于是在電源中串聯(lián)一個(gè)電1R阻，通過測量1R電阻兩端的電壓，計(jì)算出電源的電流。在測量時(shí)，有的工程師就直接將探頭接在了1R電阻兩端，這樣做，運(yùn)氣好的話只是被測板子短路發(fā)燙，運(yùn)氣不好的話，可能導(dǎo)致板子燒毀甚至更嚴(yán)重的情況。在這種情況下就需要對示波器加隔離，那么為什么加隔離就解決了問題呢?如圖7，因?yàn)樨?fù)端那根軟線是與示波器地線相連的，而1歐電阻兩端是均對地有電壓的，如果直接將示波器表筆夾在電阻兩端，相當(dāng)于通過示波器測試線直接接地短路了，輕則板子工作不正常，重則有課能板子直接燒毀。（有些示波器本身已經(jīng)做了隔離，所以沒關(guān)系）解決辦法有：1.用隔離變壓器隔離，相當(dāng)于將示波器軟線與電源地線隔離了，這樣就不會短路了。需要注意的是，因?yàn)槭静ㄆ鞲魍ǖ赖鼐€內(nèi)部是相連的，所以要保證其他表筆軟線沒有和板子GND或者其他地方相連，不然也會導(dǎo)致兩個(gè)表筆軟線測試點(diǎn)短路。2.可以采用兩個(gè)表筆，將兩個(gè)表筆地線一起接到板子GND上，然后用兩個(gè)表筆分別測量電阻兩端電壓。可以采用差分探頭，但是由于差分探頭比一般探頭貴很多，所以很多公司沒有。圖7示波器測量頻偏有人問用示波器測量晶振（無源晶振）的頻偏可以嗎？我只能說“Itdepends!”，你要只是看看晶振有沒有起振，大概頻率是多少，那有什么不可以的呢？但如果說一個(gè)芯片對時(shí)鐘要求很嚴(yán)格，要求30ppm，20ppm，比如一些解調(diào)解碼芯片，那用示波器測絕對是不準(zhǔn)確的，因?yàn)槭静ㄆ魈筋^帶有寄生電容。不是說你購買的晶振是20ppm，裝上去就是20ppm,這和外圍的負(fù)載電容是有密切關(guān)系的。在這里，因?yàn)槲沂褂玫氖静ㄆ鲙в蓄l譜儀的功能，所以順帶提一下如何用頻譜儀精確測量晶振的頻偏。測量方法如下：保證晶振（無源晶振）外殼沒有接地，示波器探頭就近取地設(shè)置頻譜儀中心頻率為所測晶振的頻率設(shè)置SPAN寬度為1MHz,span比較小測量比較準(zhǔn)確4?將探頭正端點(diǎn)到無源晶振外殼，按peak鍵，標(biāo)記最大點(diǎn)的頻率5?為了獲取更準(zhǔn)確的結(jié)果，可以逐步降低SPAN，重復(fù)步驟4,并讀取測量結(jié)果如果測出來的頻偏超過了要求的頻偏，可以通過調(diào)節(jié)負(fù)載電