电子工程专辑
UBM China

示波器基础知识一百个问答

上网日期: 2007年10月24日 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


打开微信“扫一扫”,打开网页后点击屏幕右上角分享按钮

1.扫描左侧二维码
2.点击右上角的分享按钮
3.选择分享给朋友

关键字:示波器? 基础知识?

30. TDS3032B的带宽是300MHz,采样频率为2.5G/s,采样频率为带宽的8倍。请问带宽和采样频率之间有什么固定关系?我们也有一款其它厂家的示波器,带宽100MHz、采样频率只有200MHz。为什么两个示波器的带宽采样频率比相差这么大?

答:带宽是示波器最重要的指标,因为在数字示波器中有ADC,它的采样率理论上需要满足Nyquist采样定律,即被测信号的最高频率信号的每个周期理论上至少需要采2个点,否则会造成混叠。但是在实际上还取决于很多其它的因素,比如波形的重构算法等。泰克示波器采用先进的波形重构算法,被测信号的每个周期只需要2.5个点就能够重构波形。也有的示波器采用线性插值算法,可能就需要10个点。一般采样率是带宽的4-5倍就可以比较准确地再现波形。

泰克的TDS3000B系列是“实时采样”示波器,即,它的单次带宽(捕获单次信号的能力)=重复带宽,您所说的另一种示波器的单次带宽显然不到100MHz,您可以看一下它的指标。

31. 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。

32. 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)。

33. 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。使用泰克的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。

34. 所谓高斯响应示波器和平坦响应示波器各有何优缺点和适合的领域?

答:在示波器的规范中并没有平坦相应和高斯相应的指标。在示波器中会出现类似的比较或探讨,可能有如下原因:

众所周知,示波器是时域的仪器,从泰克发明第一台可触发的模拟示波器以来,示波器的带宽一直是最重要的指标,它是指示波器内部的前置放大器的模拟带宽。但是,示波器带宽的定义却是频域的定义,即正弦波幅度衰减到-3dB点时的频率点。一个复杂高速信号含有丰富的频谱分量,如果需要精确测量信号,必须知道它们的每一个频谱分量的幅度和相位,所以示波器的幅频特性和相频特性非常重要。

从最近几年的发展来看,目前数字示波器的带宽越做越高,从泰克2000年推出TDS7000 4GHZ带宽示波器,2001年推出TDS6000 6GHZ带宽示波器, 2003年推出TDS7704B 7GHZ带宽示波器,到最近TDS6804B 8GHZ带宽示波器,带宽几乎每年都在提升。当示波器带宽到达几个GHZ时,前置放大器作为模拟器件,保证良好的幅频和相频特性越来越难,泰克是掌握这一最关键技术的唯一公司。有些厂商无法做到,就不得不采用其它的一些方法来修补模拟器件带宽的不足,获得更高的带宽,频响曲线自然发生变化。

随着目前各种高速信号越来越多,信号速率越来越快,对实时示波器提出了新的要求,示波器厂商的数字示波器中也出现了一些新的技术,最显著的是示波器通过数字信号处理技术(DSP)来得到更好的性能。DSP就在数字示波器主要应用包括:

  • 增强带宽

  • 更快的上升时间

  • 增益和波形校准与改善

  • 幅度和相位的改善

  • 光参考接收机归一化

    其中泰克的第三代示波器(DPO)就是DSP技术的最好体现。合理的利用DSP可以提升示波器测试的信号保真度。但是,DSP技术的使用会是每一个示波器的使用者产生迷惑,特别是在“带宽是否可以通过DSP可以提升”,“示波器的带宽是模拟带宽,和DSP技术有何关系”,“当前的示波器带宽到底是模拟带宽还是DSP带宽?”“DSP技术带来的负面效应是什么?”

    在泰克最新的TDS6804B 8GHZ带宽的示波器中的模拟带宽是7GHZ,通过DSP增强后的带宽是8GHZ,为了保证每一个测试人员对这两种方式的理解,在TDS6804B中可以打开和关闭DSP的带宽增强功能。泰克将DSP增强带宽带来的优点和问题告诉每一个测试人员,帮助测试人员理解模拟带宽和DSP增强带宽的测试结果,更好的进行高速信号测试。

    35. 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。

    36. 以前在用TDS744,TDS745等示波器时,使用的是无源探头(如P6139A,带宽500M)。在购买了有源探头(P6237)之后, 从测试波形来看(特别是测高频信号时),两者的测试结果差异较大. 从探头参数得知, 有源探头的输入电容

    答:您的P6139A探头加上泰克的500MHz示波器典型带宽值还是可以达到500MHz,但是正如您所说,其输入电容不同,这一电容将产生对于待测信号的负载效应,造成信号振铃,形状发生改变,因此这个时候使用有源探头时能反映信号的真实情况。实际上,使用探头不光要考虑带宽,所有这些因素我们在测量高频信号的时候都要考虑:

  • 带宽/上升时间

  • 动态范围

  • 负载效应

  • 接地效应

  • 共振效应

    尤其P6139A时您还要考虑地线的影响,探头上的接地线也会带来振铃,测量高频信号的时候应该尽量缩短地线的长度。

    另外,您使用的P6247是有源差分探头,共模的影响也可能是一个因素。

    选择无源探头主要是因为其动态范围大,比如P6139A可以测量从毫伏到几百伏的信号,而P6247只能测量+-8.5V的信号。另外有源探头价格也是一个因素。

    37. 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,比如泰克的P5205,可以测量所谓的2个测试点都不是地的差分信号。

    38. 用示波器抓取数据时,发现存储的文本里只有当前屏幕的数据,且是按照resolution为时间间隔的。如何利用软件实时处理数据(matlab?),如何抓到更多数据?

    答:泰克示波器采用压缩屏幕的显示风格,即屏幕显示的波形为采集下来的所有数据,配合TDS5000B的multiViewZoom功能,可以方便显示所有波形。

    泰克TDS5000B,TDS6000,TDS7000B,TDS8000B系列示波器都采用完全开放的WINDOWS平台,支持当前所有的流行工具,象Matlab,LabView,VB,VC,.NET,MicroSoft Office VBA等等,可以灵活进行数据分析和处理。

    这些分析工具还可以直接安装在示波器里面,构成一台集数据采集,分析,显示,处理的仪器。 单次采集更多的数据,需要示波器配备更深的存储深度,象TDS5000B系列通用示波器可以支持到16M内存。

    39. 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。


    ?第一页?上一页 1???2???3???4???5???6???7???8???9?下一页?最后一页





  • 我来评论 - 示波器基础知识一百个问答
    评论:
    *? 您还能输入[0]字
    分享到: 新浪微博 qq空间
    验证码:
    ????????????????
    ?

    关注电子工程专辑微信
    扫描以下二维码或添加微信号“eet-china”

    访问电子工程专辑手机网站
    随时把握电子产业动态,请扫描以下二维码

    ?

    5G网络在提供1Gbps至10Gbps吞吐量方面具有很好的前途, 并且功耗要求比今天的网络和手机都要低,同时还能为关键应用提供严格的延时性能。本期封面故事将会与您分享5G的关键技术发展,以及在4G网络上有怎样的进步。

    ?
    ?
    有问题请反馈
    推荐到论坛,赢取4积分X