数字示波器的带宽及使用方法

关于示波器的带宽带宽被称为示波器的第一指标，也是示波器最值钱的指标。示波器市场的划分常以带宽作为首要依据，工程师在选择示波器的时候，首先要确定的也是带宽。在销售过程中，关于带宽的故事也特别多。通常谈到的带宽没有特别说明是指示波器模拟前端放大器的带宽，也就是常说的-3dB 截止频率点。此外，还有数字带宽，触发带宽的概念。我们常说数字示波器有五大功能，即捕获(Capture)，观察 (View)，测量(Measurment)，分析(Analyse)和归档(Document)。图1，数字示波器的原理框图捕获部分主要是由三颗芯片和一个电路组成，即放大器芯片，A/D 芯片，存储器芯片和触发器电路，原理框图如下图2所示。被测信号首先经过探头和放大器及归一化后成 ADC 可以接收的电压范围，采样和保持电路按固定采样率将信号分割成一个个独立的采样电平，ADC 将这些电平转化成数字的采样点，这些数字采样点保存在采集存储器里送显示和测量分析处理。图2，示波器捕获电路原理框图至此，我们知道带宽即输出电压降低到输入电压70.7%时的频率点。根据放大器的等效模型，我们可进一步推导示波器的上升时间和带宽的关系式，即我们常提到的0.35的关系：上升时间=0.35/ 带宽，推导过程如下图 6所示。需要说明的是，0.35是基于高斯响应的理论值，实际测量系统中这个数值往往介于0.35-0.45 之间。在示波器的 datasheet 上都会标明“上升时间”指标。示波器测量出来的上升时间与真实的上升时间之间存在下面的关系式。在对快沿信号测试中，需要通过该关系式来修正实际被测信号的上升时间。数字示波器的使用方法虽然示波器的牌号、型号、品种繁多，但其基本组成和功能却大同小异，本文介绍通用示波器的使用方法。一、面板介绍1.亮度和聚焦旋钮亮度调节旋钮用于调节光迹的亮度(有些示波器称为"辉度")，使用时应使亮度适当，若过亮，容易损坏示波管。 聚焦调节旋钮用于调节光迹的聚焦(粗细) 程度，使用时以图形清晰为佳。2.信号输入通道常用示波器多为双踪示波器，有两个输入通道，分别为通道1(CH1)和通道2(CH2) ，可分别接上示波器探头，再将示波器外壳接地，探针插至待测部位进行测量。3.通道选择键( 垂直方式选择)常用示波器有五个通道选择键：(1)CH1：通道1 单独显示； (2)CH2：通道2 单独显示；(3)ALT：两通道交替显示；(4)CHOP：两通道断续显示，用于扫描速度较慢时双踪显示；(5)ADD：两通道的信号叠加。维修中以选择通道1或通道 2为多。4.垂直灵敏度调节旋钮调节垂直偏转灵敏度，应根据输入信号的幅度调节旋钮的位置，将该旋钮指示的数值(如0.5V/div，表示垂直方向每格幅度为0.5V)乘以被测信号在屏幕垂直方向所占格数，即得出该被测信号的幅度。5.垂直移动调节旋钮用于调节被测信号光迹在屏幕垂直方向的位置。6.水平扫描调节旋钮调节水平速度，应根据输入信号的频率调节旋钮的位置，将该旋钮指示数值(如0.5ms/div，表示水平方向每格时间为0.5ms)，乘以被测信号一个周期占有格数，即得出该信号的周期，也可以换算成频率。7.水平位置调节旋钮用于调节被测信号光迹在屏幕水平方向的位置。8.触发方式选择示波器通常有四种触发方式：(1)常态(NORM) ：无信号时，屏幕上无显示；有信号时，与电平控制配合显示稳定波形；(2)自动(AUTO)：无信号时，屏幕上显示光迹；有信号时与电平控制配合显示稳定的波形；(3)电视场(TV)：用于显示电视场信号；(4)峰值自动(P-P AUTO)：无信号时，屏幕上显示光迹；有信号时，无需调节电平即能获得稳定波形显示。该方式只有部分示波器(例如 CALTEK 卡尔泰克 CA8000系列示波器)中采用。9.触发源选择示波器触发源有内触发源和外触发源两种。如果选择外触发源，那么触发信号应从外触发源输入端输入，家电维修中很少采用这种方式。如果选择内触发源，一般选择通道1(CH1)或通道2(CH2)，应根据输入信号通道选择，如果输入信号通道选择为通道1，则内触发源也应选择通道1。二、测量方法1.幅度和频率的测量方法( 以测试示波器的校准信号为例) (1)将示波器探头插入通道1插孔，并将探头上的衰减置于"1"档；(2)将通道选择置于 CH1，耦合方式置于 DC 档；(3)将探头探针插入校准信号源小孔内，此时示波器屏幕出现光迹；(4)调节垂直旋钮和水平旋钮，使屏幕显示的波形图稳定，并将垂直微调和水平微调置于校准位置；(5)读出波形图在垂直方向所占格数，乘以垂直衰减旋钮的指示数值，得到校准信号的幅度；(6)读出波形每个周期在水平方向所占格数，乘以水平扫描旋钮的指示数值，得到校准信号的周期(周期的倒数为频率 )；(7)一般校准信号的频率为1kHz，幅度为0.5V ，用以校准示波器内部扫描振荡器频率，如果不正常，应调节示波器(内部 )相应电位器，直至相符为止。2.示波器应用举例( 以测量788手机13MHz 时钟脉冲为例 )手机中的13MHz 时钟信号正常是开机的必要条件，因此维修时要经常测量有无13MHz 时钟信号。步骤如下：(1)打开示波器，调节亮度和聚焦旋钮，使屏幕上显示一条亮度适中、聚焦良好的水平亮线；(2)按上述方法校准好示波器，然后将耦合方式置于 AC 档；(3)将示波器探头的接地夹夹在手机电路板的接地点，探针插到788 手机 CPU 第脚；(4)接通手机电源，按开机键，调节垂直扫描水和平扫描旋钮，观察屏幕上是否出现稳定的波形，如果没有，一般说明没有13MHz.