示波器的基礎認識

示波器的基礎認識1第1頁，課件共30頁，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，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)增加信號頻率，當信號電壓低於原始信號的-3db(0.707倍)的頻率讀值。電壓量測必須採用正弦波的峰對峰值(PKPK)。信號源是指正弦波。PeaktoPeak0.707倍第3頁，課件共30頁，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的頻率寬度，通常也是指-3db的頻率讀值。假設輸入電壓為1V，將電壓與頻率之間的關(guān)係繪成座標方式，如以下結(jié)果:1V-3db=0.707VFREQUENCYVOLTAGE頻率寬度頻率讀值第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-上昇時間(RISE-TIME)在量測儀器的應用上，頻寬與上昇時間的關(guān)係，如以下的關(guān)係式:90%10%上昇時間(Tr)AMPLITUDETOPBASE(1GHz以上為0.40)第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-上昇時間(RISE-TIME)示波器的頻寬越低，造成上昇時間越大。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，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-上昇時間(RISE-TIME)上昇時間的量測值受示波器的上昇時間影響，其關(guān)係式如下表示：量測值信號的上昇時間第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測誤差(MEASUREMENTERROR)假設某信號的上昇時間為3.5ns，若使用100MHz頻寬的示波器量測誤差如下：示波器的上昇時間等於信號的上昇時間誤差為41.4%第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測誤差(MEASUREMENTERROR)假設某信號的上昇時間為3.5ns，若使用300MHz頻寬的示波器量測誤差如下：示波器的上昇時間約為1/3倍信號的上昇時間誤差為5%第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測誤差(MEASUREMENTERROR)假設某信號的上昇時間為3.5ns，若使用500MHz頻寬的示波器量測誤差如下：示波器的上昇時間約為1/5倍信號的上昇時間誤差為2%第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2.頻寬(BANDWIDTH)-量測誤差(MEASUREMENTERROR)假設某信號的上昇時間為3.5ns，若使用1GHz頻寬的示波器量測誤差如下：示波器的上昇時間約為1/10倍信號的上昇時間誤差為0.6%第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.取樣率

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

(SAMPLINGRATE)何謂週期?週期信號發(fā)生一次的時間。單位是“秒/1次”何謂頻率?週期信號在一秒鐘內(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)類比信號第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3.取樣率

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

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

(SAMPLINGRATE)重複取樣(RANDOMINTERLEAVESAMPLING)：僅有在快速時間檔位下，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)的信號源，重複取樣率可高達10~25Gs/s。單擊取樣(SINGLE-SHOT)：示波器以最快速的取樣率擷取信號一次。第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.取樣點(SAMPLINGPOINT)數(shù)位示波器數(shù)位化類比波形後，將數(shù)位資料顯示在螢幕上，每一個點代表一筆數(shù)據(jù)資料，因此在螢幕上的點數(shù)越多，時間解析度越高。12365410789取樣點:P第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月4.取樣點(SAMPLINGPOINT)取樣率必須要維持在最快信號的10倍以上。用5個取樣點還原一個週期明顯不足，用10個取樣點還原一個週期比較適當。第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.最高取樣的記錄時間(MSRW)-記錄時間(RECORDTIME)時間檔位指的是水平1格的時間，水平軸總共有10格。記錄時間=10×時間檔位水平10格表示記錄時間第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月5.最高取樣的記錄時間(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(擷取記憶體)，因此便可以擁有更長的記錄時間，我們稱之為最高取樣的記錄時間(MaximumSampleRateWindow)。取樣定律(P=R×S)P：表示取樣點R：表示記錄時間S：表示取樣率舉例：機型LC584AL的規(guī)格為取樣率8GS/sec記憶點數(shù)8Mpoints則8GS/S可使用的時間範圍是多少

?時間檔位是多少?第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-終端阻抗(TERMINAL)一般屬通訊信號或阻抗設計為50的電路(信號產(chǎn)生器)，正常使用應該搭配同軸電線(BNC)不須使用測試棒。以下圖例為直流電源分析：示波器內(nèi)阻等於信號內(nèi)阻2Vs信號阻抗Rs=50ohm輸出電壓為Vs示波器內(nèi)阻Ro=50ohm第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-終端阻抗(TERMINAL)一般屬通訊信號或阻抗設計為50的電路(信號產(chǎn)生器)，正常使用應該搭配同軸電線(BNC)不須使用測試棒。以下圖例為交流電源分析：示波器內(nèi)阻等於信號內(nèi)阻信號阻抗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，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-負載效應(LOADEFFECT)示波器與信號源分別為不同獨立迴路，因此示波器量測造成信號源的損壞，依負載的大小影響程度不同，通常搭配測試棒提高示波器阻抗降低負載效應。測試棒增加量測系統(tǒng)阻抗，降低負載效應。以下圖例為直流電源分析：示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測試棒內(nèi)阻Rp=9Mohm示波器內(nèi)阻必須遠大於信號阻抗量測端電壓為VsVs信號阻抗RsIoIs第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-負載效應(LOADEFFECT)示波器與信號源分別為不同獨立迴路，因此示波器量測造成信號源的損壞，依負載的大小影響程度不同，通常搭配測試棒提高示波器阻抗降低負載效應。量測系統(tǒng)的量測品質(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)阻必須遠大於信號阻抗示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測試棒內(nèi)阻Rp=9Mohm系統(tǒng)電容接地電感Vs~信號阻抗Rs第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器基礎認識(BASIC)6.阻抗匹配(COUPLING)-交直流信號(DIRECT+ALTERNATINGCURRENT)信號源包括直流及交流信號。示波器上交流的定義是指頻率大於50Hz的信號，直流是指頻率小於50Hz的信號。時間(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。第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月6.阻抗匹配(COUPLING)-交流信號(ALTERNATINGCURRENT)信號源只有包括交流信號。示波器上交流的定義是指頻率大於50Hz的信號，直流是指頻率小於50Hz的信號。0+1V-1V阻抗匹配為AC1M：交流信號。時間(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，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.接地問題(GROUNDING)-量測系統(tǒng)(測試棒＋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，測試棒的負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儀器對地不會有任何電位差，以確保使用者的安全。AC110/220V電源接地電源線測試棒正端系統(tǒng)電容測試棒電阻示波器內(nèi)阻測試棒負端接地電感電源供應器第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.接地問題(GROUNDING)-量測系統(tǒng)等效電路(SYSTEMEQUIPMENT)以下圖例為理想電路：示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測試棒內(nèi)阻Rp=9Mohm示波器內(nèi)阻必須遠大於信號阻抗Vs~信號阻抗Rs第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月7.接地問題(GROUNDING)-量測系統(tǒng)等效電路(SYSTEMEQUIPMENT)量測系統(tǒng)的量測品質(zhì)受電容影響的狀況。示波器內(nèi)阻Ro=1Mohm測