示波器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)

示波器的基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)1第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.外觀(FEATURE)-軌跡(TRACE)顯示波形的方格(GRID)為10x8的尺寸，時(shí)間檔位(TIME/DIV)水平有10格，電壓檔位(VOLT/DIV)垂直有8格。垂直8格水平10格第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)增加信號(hào)頻率，當(dāng)信號(hào)電壓低於原始信號(hào)的-3db(0.707倍)的頻率讀值。電壓量測(cè)必須採(cǎi)用正弦波的峰對(duì)峰值(PKPK)。信號(hào)源是指正弦波。PeaktoPeak0.707倍第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)頻寬是指示波器容許輸入信號(hào)的頻率寬度，通常也是指-3db的頻率讀值。假設(shè)輸入電壓為1V，將電壓與頻率之間的關(guān)係繪成座標(biāo)方式，如以下結(jié)果:1V-3db=0.707VFREQUENCYVOLTAGE頻率寬度頻率讀值第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-上昇時(shí)間(RISE-TIME)在量測(cè)儀器的應(yīng)用上，頻寬與上昇時(shí)間的關(guān)係，如以下的關(guān)係式:90%10%上昇時(shí)間(Tr)AMPLITUDETOPBASE(1GHz以上為0.40)第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-上昇時(shí)間(RISE-TIME)示波器的頻寬越低，造成上昇時(shí)間越大。100MHzTr=0.35÷100MHz=0.35x10ns=3.5ns200MHzTr=0.35÷200MHz=0.35x5ns=1.75ns350MHzTr=0.35÷350MHz=1ns500MHzTr=0.35÷500MHz=0.35x2ns=0.7ns1GHzTr=0.35÷1GHz=0.35x1ns=0.35ns第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-上昇時(shí)間(RISE-TIME)上昇時(shí)間的量測(cè)值受示波器的上昇時(shí)間影響，其關(guān)係式如下表示：量測(cè)值信號(hào)的上昇時(shí)間第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測(cè)誤差(MEASUREMENTERROR)假設(shè)某信號(hào)的上昇時(shí)間為3.5ns，若使用100MHz頻寬的示波器量測(cè)誤差如下：示波器的上昇時(shí)間等於信號(hào)的上昇時(shí)間誤差為41.4%第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測(cè)誤差(MEASUREMENTERROR)假設(shè)某信號(hào)的上昇時(shí)間為3.5ns，若使用300MHz頻寬的示波器量測(cè)誤差如下：示波器的上昇時(shí)間約為1/3倍信號(hào)的上昇時(shí)間誤差為5%第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測(cè)誤差(MEASUREMENTERROR)假設(shè)某信號(hào)的上昇時(shí)間為3.5ns，若使用500MHz頻寬的示波器量測(cè)誤差如下：示波器的上昇時(shí)間約為1/5倍信號(hào)的上昇時(shí)間誤差為2%第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測(cè)誤差(MEASUREMENTERROR)假設(shè)某信號(hào)的上昇時(shí)間為3.5ns，若使用1GHz頻寬的示波器量測(cè)誤差如下：示波器的上昇時(shí)間約為1/10倍信號(hào)的上昇時(shí)間誤差為0.6%第11頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.取樣率

(SAMPLINGRATE)類(lèi)比示波器的線性波形無(wú)法儲(chǔ)存只能觀看，並從亮度分辨信號(hào)出現(xiàn)的比例。數(shù)位示波器可將類(lèi)比信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)位資料，並可容易的作後續(xù)的資料處理。每一個(gè)點(diǎn)皆包括時(shí)間與電壓數(shù)據(jù)(T1,V1)(T2,V2)(T3,V3)(Tn,Vn)...............第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.取樣率

(SAMPLINGRATE)何謂週期?週期信號(hào)發(fā)生一次的時(shí)間。單位是“秒/1次”何謂頻率?週期信號(hào)在一秒鐘內(nèi)發(fā)生的週期次數(shù)。單位“次數(shù)/1秒”又稱為“Hz”週期(PERIOD)與頻率(FREQUENCY)為反比關(guān)係。PERIOD＝1/FREQUENCY週期(S)=1/頻率(Hz)類(lèi)比信號(hào)第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.取樣率

(SAMPLINGRATE)何謂取樣時(shí)間?示波器取樣一點(diǎn)所須的時(shí)間。單位是“秒/1點(diǎn)”何謂取樣頻率?示波器在一秒鐘內(nèi)取樣的點(diǎn)數(shù)。單位“點(diǎn)數(shù)/1秒”又稱為“SAMPLING/S”示波器取樣時(shí)間(SAMPLINGTIME)與取樣頻率(SAMPLINGRATE)之間為反比關(guān)係。

SAMPLINGTIME=1/SAMPLINGRATE取樣時(shí)間(S)=1/取樣頻率(S/S)取樣點(diǎn):P第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.取樣率

(SAMPLINGRATE)重複取樣(RANDOMINTERLEAVESAMPLING)：僅有在快速時(shí)間檔位下，示波器取樣多次使解析度增加後，再一次全部顯示在畫(huà)面上，因此重複取樣功能只適用在規(guī)則重複出現(xiàn)的信號(hào)源，重複取樣率可高達(dá)10~25Gs/s。單擊取樣(SINGLE-SHOT)：示波器以最快速的取樣率擷取信號(hào)一次。第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.取樣點(diǎn)(SAMPLINGPOINT)數(shù)位示波器數(shù)位化類(lèi)比波形後，將數(shù)位資料顯示在螢?zāi)簧?，每一個(gè)點(diǎn)代表一筆數(shù)據(jù)資料，因此在螢?zāi)簧系狞c(diǎn)數(shù)越多，時(shí)間解析度越高。12365410789取樣點(diǎn):P第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.取樣點(diǎn)(SAMPLINGPOINT)取樣率必須要維持在最快信號(hào)的10倍以上。用5個(gè)取樣點(diǎn)還原一個(gè)週期明顯不足，用10個(gè)取樣點(diǎn)還原一個(gè)週期比較適當(dāng)。第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.最高取樣的記錄時(shí)間(MSRW)-記錄時(shí)間(RECORDTIME)時(shí)間檔位指的是水平1格的時(shí)間，水平軸總共有10格。記錄時(shí)間=10×?xí)r間檔位水平10格表示記錄時(shí)間第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.最高取樣的記錄時(shí)間(MSRW)如果示波器欲維持在高取樣率下使用，必須要有足夠的取樣點(diǎn)(擷取記憶體)，因此便可以擁有更長(zhǎng)的記錄時(shí)間，我們稱之為最高取樣的記錄時(shí)間(MaximumSampleRateWindow)。取樣定律(P=R×S)P：表示取樣點(diǎn)R：表示記錄時(shí)間S：表示取樣率舉例：機(jī)型LC584AL的規(guī)格為取樣率8GS/sec記憶點(diǎn)數(shù)8Mpoints則8GS/S可使用的時(shí)間範(fàn)圍是多少

?時(shí)間檔位是多少?第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-終端阻抗(TERMINAL)一般屬通訊信號(hào)或阻抗設(shè)計(jì)為50的電路(信號(hào)產(chǎn)生器)，正常使用應(yīng)該搭配同軸電線(BNC)不須使用測(cè)試棒。以下圖例為直流電源分析：示波器內(nèi)阻等於信號(hào)內(nèi)阻2Vs信號(hào)阻抗Rs=50ohm輸出電壓為Vs示波器內(nèi)阻Ro=50ohm第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-終端阻抗(TERMINAL)一般屬通訊信號(hào)或阻抗設(shè)計(jì)為50的電路(信號(hào)產(chǎn)生器)，正常使用應(yīng)該搭配同軸電線(BNC)不須使用測(cè)試棒。以下圖例為交流電源分析：示波器內(nèi)阻等於信號(hào)內(nèi)阻信號(hào)阻抗Rs=50ohm輸出電壓為VsVs~示波器內(nèi)阻Ro=50ohm系統(tǒng)電容接地電感第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-負(fù)載效應(yīng)(LOADEFFECT)示波器與信號(hào)源分別為不同獨(dú)立迴路，因此示波器量測(cè)造成信號(hào)源的損壞，依負(fù)載的大小影響程度不同，通常搭配測(cè)試棒提高示波器阻抗降低負(fù)載效應(yīng)。測(cè)試棒增加量測(cè)系統(tǒng)阻抗，降低負(fù)載效應(yīng)。以下圖例為直流電源分析：示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測(cè)試棒內(nèi)阻Rp=9Mohm示波器內(nèi)阻必須遠(yuǎn)大於信號(hào)阻抗量測(cè)端電壓為VsVs信號(hào)阻抗RsIoIs第22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-負(fù)載效應(yīng)(LOADEFFECT)示波器與信號(hào)源分別為不同獨(dú)立迴路，因此示波器量測(cè)造成信號(hào)源的損壞，依負(fù)載的大小影響程度不同，通常搭配測(cè)試棒提高示波器阻抗降低負(fù)載效應(yīng)。量測(cè)系統(tǒng)的量測(cè)品質(zhì)受電容及接地電感影響。以下圖例為交流電源分析：示波器內(nèi)阻必須遠(yuǎn)大於信號(hào)阻抗示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測(cè)試棒內(nèi)阻Rp=9Mohm系統(tǒng)電容接地電感Vs~信號(hào)阻抗Rs第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月示波器基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)(BASIC)6.阻抗匹配(COUPLING)-交直流信號(hào)(DIRECT+ALTERNATINGCURRENT)信號(hào)源包括直流及交流信號(hào)。示波器上交流的定義是指頻率大於50Hz的信號(hào)，直流是指頻率小於50Hz的信號(hào)。時(shí)間(t)電壓(V)交流直流0+2.5V+0.5V+1.5V表示方式AC2V+DC1.5V0+2.5V+0.5V+1.5V阻抗匹配為DC1M：直流＋交流信號(hào)。第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-交流信號(hào)(ALTERNATINGCURRENT)信號(hào)源只有包括交流信號(hào)。示波器上交流的定義是指頻率大於50Hz的信號(hào)，直流是指頻率小於50Hz的信號(hào)。0+1V-1V阻抗匹配為AC1M：交流信號(hào)。時(shí)間(t)電壓(V)交流直流0+2.5V+0.5V+1.5V表示方式AC2V+DC1.5V第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.接地問(wèn)題(GROUNDING)-量測(cè)系統(tǒng)(測(cè)試棒＋示波器)等效電路數(shù)位示波器搭配的電源線為3-PIN的電源插頭，第三支腳為接地線，測(cè)試棒的負(fù)端與電源接地線在示波器內(nèi)部是短路，因此電源接地使整部?jī)x器對(duì)地不會(huì)有任何電位差，以確保使用者的安全。AC110/220V電源接地電源線測(cè)試棒正端系統(tǒng)電容測(cè)試棒電阻示波器內(nèi)阻測(cè)試棒負(fù)端接地電感電源供應(yīng)器第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.接地問(wèn)題(GROUNDING)-量測(cè)系統(tǒng)等效電路(SYSTEMEQUIPMENT)以下圖例為理想電路：示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測(cè)試棒內(nèi)阻Rp=9Mohm示波器內(nèi)阻必須遠(yuǎn)大於信號(hào)阻抗Vs~信號(hào)阻抗Rs第27頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月7.接地問(wèn)題(GROUNDING)-量測(cè)系統(tǒng)等效電路(SYSTEMEQUIPMENT)量測(cè)系統(tǒng)的量測(cè)品質(zhì)受電容影響的狀況。示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測(cè)