解析示波器使用的三重境界

一次跟群友聊天，提及示波器，大家都認(rèn)為示波器很重要，畢竟它是觀察波形的窗口。我當(dāng)時(shí)提了一句，說(shuō)自己盡可能不用示波器，但鼓勵(lì)同事用示波器。網(wǎng)友很好奇我為什么這么說(shuō)，有條件怎么不用呢？

以下為我的解釋：

示波器是波形的窗口，當(dāng)有各種異常的時(shí)候，可以很容易從波形觀察，所以我鼓勵(lì)我同事使用，以此提高效率。然而若長(zhǎng)期依賴于示波器，就會(huì)喪失推理分析能力，我特別看重自身的推理分析能力，因?yàn)楫?dāng)有一些疑難雜癥出現(xiàn)的時(shí)候，示波器也不見(jiàn)得好用，我舉了兩個(gè)例子。

1、冥王星的發(fā)現(xiàn)，先是通過(guò)理論計(jì)算出位置，再用望遠(yuǎn)鏡觀察，最后通過(guò)多張圖片比對(duì)才發(fā)現(xiàn)的。因冥王星太遠(yuǎn)太小太暗，若沒(méi)有從理論上計(jì)算出大概的位置，再用望遠(yuǎn)鏡觀察，幾乎不可能發(fā)現(xiàn)，而理論計(jì)算，可以認(rèn)為是一種推理過(guò)程。

2、在做高頻感應(yīng)加熱電源初期，客戶反饋有些時(shí)候電源輸出功率很大，剛開始不在意，但出貨量多了后，這個(gè)現(xiàn)象比較普遍，于是在公司花了2天時(shí)間重現(xiàn)了這個(gè)現(xiàn)象，確實(shí)出現(xiàn)功率突變，工作電流從20多A跳到40A，于是用示波器長(zhǎng)期觀察，包括更換主板，折騰了一周，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)異常，這說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題特別隱蔽，波形差異小的我們無(wú)法分辨，需要通過(guò)理論分析才行，于是我花了3天時(shí)間，一步步演化波形的各種變化，終于發(fā)現(xiàn)，在高頻電源諧振鎖相偏中性的時(shí)候，存在逆變H橋死區(qū)偏移現(xiàn)象，這個(gè)死區(qū)偏移之后，直接從波形上看，很難發(fā)現(xiàn)，因?yàn)椴ㄐ捂i相住了，看上去差不多，但是若明確是這個(gè)問(wèn)題，可以發(fā)現(xiàn)死區(qū)偏移的一個(gè)特征，那就是死區(qū)引起的轉(zhuǎn)折點(diǎn)的位置是有差異的。仔細(xì)觀察死區(qū)波形的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問(wèn)題，之后把鎖相位置調(diào)到偏感性一些，這個(gè)問(wèn)題解決。

醫(yī)生用的各種儀器，比如B超等，等價(jià)于示波器，因?yàn)橛辛薆超這個(gè)工具，哪怕普通人稍微培訓(xùn)一下都能當(dāng)醫(yī)生，而這個(gè)能力在B超這個(gè)設(shè)備本身，而不是這個(gè)醫(yī)生的水平，這是典型的弱化案例。我不反對(duì)使用示波器，但我反對(duì)弱化自身的邏輯推理能力，反而想盡各種辦法提高自己的邏輯推理能力。自身內(nèi)心的邏輯推理能力，是建立在初期的實(shí)踐基礎(chǔ)上，大量使用示波器的基礎(chǔ)上，所以我鼓勵(lì)我的同事，尤其是初學(xué)者大量使用。

做高頻電源中期，遇到了一位香港老先生，他比較了解美國(guó)的新技術(shù)，給我灌輸了一套高精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)思路：在工業(yè)設(shè)備中植入一臺(tái)高速的信號(hào)采集設(shè)備，等價(jià)于一臺(tái)高速的示波器，高于工作頻率幾倍幾十甚至幾百倍的實(shí)時(shí)采樣分析，一旦發(fā)現(xiàn)有異常，就調(diào)整工作波形，實(shí)現(xiàn)前置控制，而我們普通教科書講解的都是后置反饋控制方式，這種方式的實(shí)時(shí)性差很多，后級(jí)功率管需要較大的冗余。前置實(shí)時(shí)控制相對(duì)于后置反饋控制，技術(shù)含量較高，實(shí)現(xiàn)難度大，但是因?yàn)榫珳?zhǔn)控制，雖然提高了研發(fā)成本，但因?yàn)榫珳?zhǔn)控制，降低發(fā)熱量、降低功率管冗余、縮小設(shè)備體積、降低設(shè)備硬件成本，好處多多，所以我現(xiàn)在做的工業(yè)電源，都朝這條高精準(zhǔn)的思路走。比如高頻感應(yīng)加熱電源的相位，我就用50MHz的速度去觀察500~1MHz的工作波形，實(shí)時(shí)鎖相。

最后我總結(jié)認(rèn)為，示波器使用存在三個(gè)境界，一是在外面，作為測(cè)量工具；二是在心中，作為邏輯推理；三是做到設(shè)備里面，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行。