示波器的六大高級(jí)使用技巧的正確打開(kāi)姿勢(shì)

前幾天一篇文章“90%的工程師不會(huì)用示波器”引起了強(qiáng)烈反響。也有不少網(wǎng)友通過(guò)留言的方式回答了文中的幾個(gè)問(wèn)題，看來(lái)還得給大家普及一下示波器，今天安泰測(cè)試和大家聊聊“使用示波器的正確姿勢(shì)”

那我們先看看示波器是什么？主要的用途是什么？

示波器的主要用途就是將隨時(shí)間變化的電信號(hào)以圖形的方式畫出來(lái)，多數(shù)的示波器是用時(shí)間為x軸，電壓為y軸產(chǎn)生的二維圖形。

在示波器屏幕周邊的控制按鈕可以調(diào)節(jié)圖形的顯示比例，顯示的橫軸和縱軸刻度都能夠調(diào)節(jié)，這樣就可以對(duì)信號(hào)在時(shí)間和幅度兩個(gè)維度進(jìn)行縮放查看，還有可以調(diào)節(jié)“觸發(fā)”的旋鈕，幫助“穩(wěn)定”波形的顯示。

無(wú)論您從事哪個(gè)行業(yè)或處于何種應(yīng)用環(huán)境，這些功能都可以幫助您更深入地了解設(shè)計(jì)。所有 InfiniiVision 示波器，包括1000 X 系列示波器，都提供這些功能。 了解以下知識(shí)，您將可以更高效地執(zhí)行測(cè)試：

1. 使用快速傅里葉變換（FFT）發(fā)現(xiàn)隱藏的錯(cuò)誤

2. 在執(zhí)行測(cè)試之前仿真算術(shù)運(yùn)算

3. 使用波特圖表征器件輸出

4. 遠(yuǎn)程連接和控制示波器

5. 使用水平模式獲得新視角

6. 使用采集模式以不同方式分析樣本

技巧 1 使用快速傅里葉變換（FFT）發(fā)現(xiàn)隱藏的錯(cuò)誤

快速傅里葉變換（FFT）可能是示波器上使用最廣泛的數(shù)學(xué)變換方法。因此，在我們的大多數(shù)示波器上都配有專用的 FFT 按鈕，甚至在本電子書中也有專門的章節(jié)來(lái)討論 FFT 方法。該功能之所以如此普遍，原因在于它賦予您全新的視角（即頻域）來(lái)觀察信號(hào)。

以前，您執(zhí)行 FFT 分析時(shí)需要使用射頻儀器，而如今，該功能已經(jīng)是現(xiàn)代化示波器內(nèi)置的常用功能。FFT 主要用來(lái)分析頻率分量和可能存在的毛刺。當(dāng)您使用標(biāo)準(zhǔn)示波器的時(shí)域功能時(shí)，可能看不到這些細(xì)節(jié)。

但是使用 FFT 分析，您可以查看構(gòu)成信號(hào)的各種分量的頻率與功率。

技巧 2 在執(zhí)行測(cè)試之前仿真算術(shù)運(yùn)算

測(cè)量現(xiàn)有信號(hào)具有十分重要的意義，但如果需要修改信號(hào)呢？在器件實(shí)物上執(zhí)行修改，通常成本會(huì)太高，而且花費(fèi)的時(shí)間也太長(zhǎng)。如非絕對(duì)必要，您不會(huì)考慮變更設(shè)計(jì)。在對(duì)器件做出實(shí)際更改之前，最好通過(guò)算術(shù)運(yùn)算來(lái)仿真設(shè)計(jì)變更或預(yù)測(cè)輸出結(jié)果。

算術(shù)運(yùn)算的用途有很多。比如：

? 查看兩個(gè)信號(hào)通過(guò)差分放大器后有什么變化

? 分析如果電路中添加了低通濾波器，您的器件會(huì)產(chǎn)生什么響應(yīng)

技巧 3 使用波特圖表征器件輸出

有些器件的輸出與輸入有直接關(guān)系，您在測(cè)試此類器件時(shí)，必須分析它在各種頻率和幅度的輸入信號(hào)下的響應(yīng)特性。對(duì)于無(wú)源濾波器、放大器、開(kāi)關(guān)電源和音頻系統(tǒng)等器件，這一點(diǎn)尤為重要。如果不執(zhí)行該分析，那么很可能在某些輸入條件下，器件會(huì)發(fā)生故障。您肯定不希望客戶發(fā)現(xiàn)這種情況！

Keysight InfiniiVision 示波器的頻率響應(yīng)分析功能使用波特圖來(lái)顯示系統(tǒng)的增益和相位。您可以很快看到增益或相位中是否出現(xiàn)異常峰值。如果出現(xiàn)了多余的峰值，就表明在輸入某些頻率的信號(hào)時(shí)，您的設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。您可能需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以一定要在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡早執(zhí)行這一分析。

技巧 4 遠(yuǎn)程連接

您只需要在示波器上連好鍵盤并打開(kāi)網(wǎng)站，即可遠(yuǎn)程連接示波器。有很多應(yīng)用需要局域網(wǎng)連通性功能，例如監(jiān)測(cè)儀器、遠(yuǎn)程控制儀器或執(zhí)行自動(dòng)化測(cè)試等等。

無(wú)論您是在教育實(shí)驗(yàn)室、設(shè)計(jì)室還是制造車間內(nèi)工作，局域網(wǎng)都可以幫助您改善流程。它可以讓您靈活選擇工作時(shí)間和工作地點(diǎn)。通過(guò)局域網(wǎng)連通性功能，多位工程師可以同時(shí)遠(yuǎn)程連接和使用示波器。這樣，學(xué)生和同事不管身在哪里，都能共享使用設(shè)備開(kāi)展項(xiàng)目工作，最終節(jié)省預(yù)算。

您不僅可以通過(guò)局域網(wǎng)向儀器發(fā)送遠(yuǎn)程命令，還可以在計(jì)算機(jī)上通過(guò)實(shí)際儀器屏幕和仿真的控制硬鍵來(lái)全方位控制儀器。

此外，您還可以輕松地連接到計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，如 BenchVue。這樣，您就可以使用 TestFlow 功能快速開(kāi)發(fā)自定義的自動(dòng)化測(cè)試，捕獲和記錄測(cè)量數(shù)據(jù)，并導(dǎo)出結(jié)果進(jìn)行離線分析。

技巧 5 使用水平模式獲得新視角

通過(guò)從不同的角度觀察信號(hào)，可以直觀地了解您的器件在各種情況下的響應(yīng)特性。它具有三種不同的“水平模式”，可以為您觀察信號(hào)提供獨(dú)特的視角。每種模式都有不同的用途和適用范圍：

XY 模式

XY 模式，有時(shí)又稱為李薩如（Lissajous）圖形，是一種非常常用的水平模式。您可以將波形繪制為通道 1 幅度與通道 2 幅度的關(guān)系圖，而不是繪制為幅度（通常是電壓）隨時(shí)間變化的圖形。這樣，您就可以通過(guò)對(duì)比電壓與電壓、電壓與電流，甚至流量與壓力來(lái)分析波形。

該模式的一些常見(jiàn)用途包括：

? 分析半導(dǎo)體器件的電壓與電流

? 在生產(chǎn)車間，XY 測(cè)試圖形可以讓工程師快速了解器件是否出現(xiàn)制造誤差

? 表征兩個(gè)信號(hào)之間的頻率和相位關(guān)系。圓圈表示信號(hào)的相位相差 90°。右側(cè)的橢圓則表示有 45° 相移。

滾動(dòng)模式

這個(gè)模式的工作原理類似于繪制條形圖。它適用于頻率極低（有時(shí)只有幾 Hz 或更低）的波形。當(dāng)頻率很低時(shí)，可能沒(méi)有時(shí)間等待并記錄整個(gè)波形，尤其是當(dāng)您所使用的調(diào)試信號(hào)可能會(huì)改變屏幕上的輸出結(jié)果時(shí)。您必須了解信號(hào)如何隨時(shí)間變化，而不是等待示波器一次一個(gè)地捕獲結(jié)果并繪制成圖。在時(shí)間標(biāo)度設(shè)置為較慢標(biāo)度時(shí)，某些示波器會(huì)自動(dòng)切換到滾動(dòng)模式。

此模式非常適合用于分析占空比、兩個(gè)信號(hào)的長(zhǎng)期關(guān)系、直流線路中的漂移，以及電源中的開(kāi)關(guān)特性等特性。請(qǐng)記住，該模式不是通過(guò)觸發(fā)激活的，僅用于直觀地查看波形變化，而不是進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量。

縮放模式

縮放模式非常容易理解。當(dāng)您想從長(zhǎng)時(shí)間捕獲結(jié)果中截取一小部分放大顯示和分析時(shí)，就可以使用該模式。在此模式下，您可以在放大的窗口內(nèi)執(zhí)行測(cè)量和算術(shù)運(yùn)算（這種技術(shù)稱為選通）。

技巧 6 使用采集模式以不同方式

分析樣本

為了確保分析沒(méi)有遺漏任何信息，您必須使用各種采集模式進(jìn)行分析，全面了解信號(hào)的優(yōu)缺點(diǎn)。采集模式從根本上改變示波器的采樣方法，以便分析不同的信號(hào)特征。

常規(guī)

這是最常用的日常測(cè)量模式。它以指定的采樣率采集樣本，并在每次發(fā)生觸發(fā)事件時(shí)將所有采樣顯示在屏幕上。它沒(méi)有發(fā)生重大的警告事件，因而是最安全的使用模式。

平均

該模式捕獲多個(gè)波形并求取平均值。它非常適合用于測(cè)量周期性信號(hào)，如時(shí)鐘或任何會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定觸發(fā)條件的信號(hào)。它主要用于找出隱藏的瞬態(tài)噪聲或毛刺，使您可以查看真實(shí)的基礎(chǔ)信號(hào)。但是，正以為如此，這個(gè)模式不適合一般調(diào)試，而只適合快速查看您的真實(shí)信號(hào)。

高分辨率

這是另一種平均模式。然而，它不是波形與波形的平均，而是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的平均。在此模式下，您可以捕獲毛刺和非周期性的信號(hào)，同時(shí)仍然可以減少信號(hào)上的一些隨機(jī)噪聲。

分段

這是一種獨(dú)有模式，專門用于捕獲脈沖、罕見(jiàn)事件或偶發(fā)毛刺。在常規(guī)采集模式下捕獲偶發(fā)事件，偶發(fā)事件之間會(huì)間隔很長(zhǎng)的時(shí)間，浪費(fèi)了大量的存儲(chǔ)器空間。通過(guò)使用分段存儲(chǔ)器，您無(wú)需存儲(chǔ)這段時(shí)間內(nèi)的信號(hào)，而專門存儲(chǔ)要分析的信號(hào)部分，甚至可以采集更多的細(xì)節(jié)。

了解更多，嘗試使用各種采樣率設(shè)置來(lái)分析信號(hào)。閱讀本文，詳細(xì)了解每種采集模式分別能夠?yàn)槟鷰?lái)何種幫助。

總結(jié)

您在日常調(diào)試中使用的示波器通常有一些高級(jí)功能，不過(guò)您以前可能沒(méi)有想過(guò)要使用這些功能?，F(xiàn)在，您可以獲得詳細(xì)介紹每種功能的資源，希望它們能幫助您進(jìn)行更深入的分析。利用完全不同的方式觀察信號(hào)，可以讓您發(fā)現(xiàn)此前從未了解的信息。主要代理美國(guó)泰克（Tektronix）、美國(guó)吉時(shí)利（Keithley）、美國(guó)是德科技（KEYSIGHT）、美國(guó)福祿克（Fluke）、德國(guó)R&S、中國(guó)普源精電（Rigol）、中國(guó)臺(tái)灣chroma、日本橫河（Yokogawa）等國(guó)際國(guó)內(nèi)著名儀器儀表品牌，歡迎咨詢安泰測(cè)試www.agitek.com.cn。

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