示波器捕获信号的基本原则及基本操作步骤

作者：时间：2012-03-27来源：网络收藏

很多初学示波器的工程师最关心的是“怎么让波形出来”，这时候我们一般都被教会了要用“AutoSet”键。但如果AutoSet之后波形还是出不来，我们往往不知所措了; 或者是即使Auto Set能使波形出来，就可以往下进行测量和分析了吗？只有很初级的工程师会用AutoSet，所以我们很低端示波器WaveJet系列设计的AutoSet反应速度全世界最快，按一下Auto Set，1秒左右就有波形出来。但AutoSet不能保证信号被准确地高保真地捕获。高保真地捕获信号是操作示波器的第一要著，否则再继续一些测量和分析就没有什么意义了。为实现高保真地捕获信号，我们需要掌握设置示波器的一些基本原则。 捕获信号的基本原则是：第一，最小化量化误差; 第二，时刻警惕采样率; 第三，至少捕获感兴趣的一个周期的低频成分; 第四，在有些时候使用一些特别的获取模式或处理方法。首先，我们要了解示波器的屏幕显示。示波器是人机交互的工具，每一个操作会带来屏幕上显示的变化，这变化代表什么含义？这是基础之基础呵。如图一所示，示波器的水平轴有十大格，捕获时间=10 x [Time/Div]，调节面板上的水平时基旋钮，就会相应增加或减小捕获的时间。展开波形可以看到波形有一个个的点组成，这相邻两点之间的时间间隔就是采样周期，是采样率的倒数。屏幕上显示的全部点的个数就表示为示波器的存储深度。采样率x 采样时间= 存储深度。这是示波器的第一关系式，非常重要。如图一右下边显示的是力科示波器的一次菜单Timebase，上面显示的三个数值，右边的两个数相乘再乘以10就等于左边的数。在调节时基的时候我们要“keep an eye on the sample rate”——时刻警惕采样率。示波器的垂直轴有8大格，垂直范围=8 x [Volts/Div]?? 256二进制码，对应8位的ADC。示波器的ADC只有8位，这是数字示波器的第一局限性。这也就是说，如果我们需要测量5mV的电压用256个0和1来表征，测量 1000V的电压也只能用256个0和1来表征。测5mV电压时可以设置为2mV/div，那么最小步进，即最后一位由0跳变到1代表的电压大小是多少？(8 x 2mV)/256=62.5uV，62.5uV代表的是最小步进（量化误差）。但如果是测量1000V的电压，垂直灵敏度设置为125V/div,那么最小步进是(8 x 125V/div)/256=3.9V,量化误差很大！如果用这个量程去测试1V的电压带来的误差就如用一把米刻度去测量头发丝的直径！关于量化误差，大家可以参考《力科第一季》第20集谈到的关于电源纹波的测量。