1. 對(duì)一個(gè)已設(shè)計(jì)完成的產(chǎn)品,如何用示波器經(jīng)行檢測(cè)分析其可靠性?
答: 示波器早已成為檢測(cè)電子線路最有效的工具之一,通過觀察線路關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的電壓電流波形可以直觀地檢查線路工作是否正常,驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否恰當(dāng)。這對(duì)提高可靠性極有幫助。當(dāng)然對(duì)波形的正確分析判斷有賴于工程師自身的經(jīng)驗(yàn)。
2. 決定示波器探頭價(jià)格的主要因素是什么?
答:示波器的探頭有非常多的種類,不同的性能,比如高壓,差分,有源高速探頭等等,價(jià)格也從幾百人民幣到接近一萬美元。價(jià)格的主要決定因素當(dāng)然是帶寬和功能。探頭是示波器接觸電路的部分,好的探頭可以提供測(cè)試需要的保真度。為做到這一點(diǎn),即使無源探頭,內(nèi)部也必須有非常多的無源器件補(bǔ)償電路(RC網(wǎng)絡(luò))。
3. 一般的示波器探頭的使用壽命有多長(zhǎng)時(shí)間?探頭需不需要定期的標(biāo)定?
答:示波器的探頭壽命不好說,取決于使用環(huán)境和方法。
標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于探頭沒有明確的計(jì)量規(guī)定,但是對(duì)于無源探頭,至少在更換探頭,探頭交換通道的時(shí)候,必須進(jìn)行探頭補(bǔ)償調(diào)整。所有有源探頭在使用前應(yīng)該有至少20分鐘的預(yù)熱,有的有源探頭和電流探頭需要進(jìn)行零點(diǎn)漂移調(diào)整。
4. 什么是示波器的實(shí)時(shí)采樣率?
答:實(shí)時(shí)采樣率是指示波器一次采集(一次觸發(fā))采樣間隔的倒數(shù)。據(jù)了解,目前業(yè)界的最高水平是四個(gè)通道同時(shí)使用。
5. 什么是示波器的等效時(shí)間采樣?
答:等效時(shí)間采樣指的是示波器把多次采集(多次觸發(fā))采集到的波形拼湊成一個(gè)波形,每次采樣速率可能很慢,兩次采集觸發(fā)點(diǎn)有一定的偏移,最后形成的兩個(gè)點(diǎn)間的最小采樣間隔的倒數(shù)稱為等效采樣速率。其指標(biāo)可以達(dá)到很高,如1ps。
6. 什么是功率因數(shù)?如何如何測(cè)量?
答: 功率因數(shù):在直流電路里,電壓乘電流就是有功功率。但在交流電路里,電壓乘電流是視在功率,而能起到作功的一部分功率(即有功功率)將小于視在功率。有功功率與視在功率之比叫做功率因數(shù),以COSΦ表示,其實(shí)最簡(jiǎn)單的測(cè)量方式就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差,得出的結(jié)果就是功率因數(shù)。
7. 如何表達(dá)和測(cè)試功率密度?
答:功率密度就是單位體積里的功率,一般電源里用W/in3。
8.有無辦法利用示波器測(cè)出高頻變壓器或電感磁芯的工作情況?
答:TEK推出的功率測(cè)試方案里就有一項(xiàng)功能——B-H曲線的分析,它能反應(yīng)磁芯的工作狀態(tài),還能測(cè)出動(dòng)態(tài)電感值,并得出磁芯損耗。
9. 開關(guān)電源的噪聲有多種如布線不合理引起的交叉干擾、電感漏磁、二極管反向尖峰...等引起噪聲,如何用示波器鑒別?
答:TEK的TDS5000示波器上有頻域分析、分析噪聲的頻率段就能分析出噪聲的種類,才好用相應(yīng)的處理方法。示波器只能提供數(shù)據(jù)分析和波段形顯示。
10. 用示波器怎樣可以測(cè)試到開頭電源的幅射?
答: 開關(guān)電源存在幅射干擾,一般做法是設(shè)法探出干擾源,然后再去屏蔽它。用示波器可以傅立葉變換的功能分析其頻率成份構(gòu)成,根據(jù)頻率范圍,從而判斷干擾的種類。
11. 在反激式電源設(shè)計(jì)過程當(dāng)中,經(jīng)常會(huì)因?yàn)樽儔浩髀└写螅棺儔浩鞯霓D(zhuǎn)換效率降低,繞制時(shí)采用初級(jí)中間夾繞次級(jí)的方式仍然不大理想。變壓器繞制有什么技巧嗎?
答:將大功率的輸出繞組繞在里面,盡量靠近原邊,加強(qiáng)偶合。
12. 有沒有能分析開關(guān)損耗的示波器?
答:泰克的電源測(cè)試系統(tǒng)即TDS5000系列數(shù)字熒光示波器加上TDSPWR2功率分析軟件就可以輕松的分析開關(guān)損耗以及每周期的功率損耗甚至包括RDS ON。
13. 示波器能否進(jìn)行傅立葉分解?
答: 現(xiàn)代數(shù)字示波器大多具有FFT功能,其中上述系統(tǒng)甚至可以按EN61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電流諧波進(jìn)行預(yù)測(cè)試。
14. 示波器能否進(jìn)行濾波處理?如對(duì)PWM波進(jìn)行低通濾波?
答:TDS5000可以進(jìn)行20MHz,150MHz低通濾波,還可以進(jìn)行一種稱之為高分辨率采集的數(shù)字低通濾波,在此種模式中采樣點(diǎn)的垂直分辨率可從8bits提高到12bits,上述系統(tǒng)可以輸出像比如PWM這樣的信號(hào)按照脈寬變化的趨勢(shì)的類似正弦波波形。
15. 使用數(shù)字示波器時(shí),對(duì)B觸發(fā)和觸發(fā)電平的設(shè)置與被測(cè)信號(hào)有什么原則?
答:泰克的示波器支持A,B trigger功能,簡(jiǎn)單說就是可以雙事件序列觸發(fā),當(dāng)選擇A-B seq時(shí),A事件作為主觸發(fā),配合B事件捕獲復(fù)雜的波形。觸發(fā)方法為A事件arm觸發(fā)系統(tǒng),當(dāng)定義的B事件出現(xiàn)時(shí)在B事件處觸發(fā)。具體詳細(xì)的觸發(fā)說明,請(qǐng)參考示波器的手冊(cè)。
16. 如何用TDS3052B測(cè)量載波頻率為幾十K,調(diào)制波頻率為電源頻率的已調(diào)波的最大值?
答:工頻輸入可能為低頻的50Hz/60Hz,同時(shí)載波為幾十K,一個(gè)工頻周期為20ms左右,如果示波器需要觀測(cè)20ms信號(hào),即示波器的duration采集窗口至少為2ms/div ×10格,同時(shí)根據(jù)幾十k的載波信號(hào),確定示波器的采樣率。最后可以估算出需要的采集內(nèi)存長(zhǎng)度,判斷是否能夠滿足測(cè)試要求。
17. 使用一臺(tái)標(biāo)稱100MHz的DSO示波器,測(cè)量一個(gè)高頻開關(guān)幅值400V,f=50M,示波器如何描繪出它的波形和上升時(shí)間?
答:① 示波器的帶寬是以正弦波幅度衰減-3dB點(diǎn)為帶寬定義的。
② 數(shù)字示波器中對(duì)于波形和上升時(shí)間的描繪都是通過實(shí)時(shí)采樣電路和高速A/D變換器獲得波形數(shù)據(jù),再通過插值運(yùn)算得到的。
③ 在泰克的示波器中,有實(shí)時(shí)的處理電路完成所謂的正弦內(nèi)插功能,在信號(hào)采集電路部分完成。當(dāng)然,很多示波器也是通過示波器的主處理器進(jìn)行數(shù)學(xué) 運(yùn)算完成的,這個(gè)時(shí)候會(huì)花比較多的時(shí)間。
④ 對(duì)于您測(cè)量的信號(hào),恐怕使用100MHz的示波器是無法進(jìn)行。50MHz的方波,理論上應(yīng)該使用450MHz以上的示波器才能將信號(hào)中最重要的9次以下諧波準(zhǔn)確重新,從而保證波形不失真。更何況,您恐怕還要考慮信號(hào)上升時(shí)間的問題,理論上,示波器的上升時(shí)間應(yīng)該比信號(hào)快5倍以上。
⑤ 探頭也一樣,由于普通探頭在測(cè)量高壓的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生高頻失真的效應(yīng),您應(yīng)該采用特別的差分探頭或者高壓探頭比如,泰克的P5205,P5100進(jìn)行測(cè)量。
18. 如何在模擬電路用好數(shù)字示波器,比如測(cè)音頻放大器的小信號(hào),電源的雜波等?
答:要注意的問題有:
① 示波器的接地問題,示波器的機(jī)殼和探頭的參考地線都是連接地線的,因此良好的接地是測(cè)量干擾的首要條件。
② 示波器參考地線引入的干擾問題,由于普通探頭通常都有一段接地線,會(huì)與待測(cè)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)類似環(huán)形天線的干擾路徑,引入比較大的干擾,因此要盡量減少這一干擾,可以采用的方法是將探頭帽拿掉,不使用探頭上引出的地線,而直接使用探頭尖端和 探頭內(nèi)的地點(diǎn)接觸待測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。
③ 使用差分測(cè)量的方法,消除共模噪聲。泰克提供一系列的差分探頭,比如專門針對(duì)小信號(hào)的ADA400A可以測(cè)量到幾百微伏,用于高速信號(hào)測(cè)量的P7350提供高達(dá)5GHz的帶寬。
④ 在泰克的很多示波器里提供高分辨率采集(Hi-Res)的信號(hào)捕獲模式,可以過濾信號(hào)上疊加的隨機(jī)噪聲。
19. 在測(cè)量離板信號(hào)線的傳導(dǎo)騷擾時(shí),發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)特定頻點(diǎn)(一個(gè)是659K另一個(gè)是1.977K)上由兩個(gè)很大的噪聲信號(hào)。初步分析是由于板上的開關(guān)電源芯片引起的,如何使用示波器測(cè)量這樣的噪聲信號(hào)?
答:示波器可以測(cè)試噪聲信號(hào)有幾個(gè)考慮的因素:
① 被測(cè)信號(hào)的幅度,是否為小信號(hào), 示波器配合探頭可以測(cè)試uA?級(jí)的信號(hào)。
② 被測(cè)信號(hào)的頻率。
③ 探頭的連接方式不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生噪聲,影響測(cè)試結(jié)果。
20. 在用泰克的示波器時(shí),如何理解Holdoff這個(gè)參數(shù)?
答:Holdoff(觸發(fā)釋抑)的含義是暫時(shí)將示波器的觸發(fā)電路封閉一段時(shí)間(即釋抑時(shí)間),在這段時(shí)間內(nèi),即使有滿足觸發(fā)條件的信號(hào)波形點(diǎn)示波器也不會(huì)觸發(fā)。在數(shù)字示波器中也會(huì)用百分比來表示,意義是整個(gè)記錄長(zhǎng)度或者整個(gè)屏幕的百分比。
示波器的觸發(fā)部分的作用就是穩(wěn)定的顯示波形,觸發(fā)釋抑也是為了穩(wěn)定顯示波形而設(shè)置的功能。主要針對(duì)大周期重復(fù)而在大周期內(nèi)有很多滿足觸發(fā)條件的不重復(fù)的波形點(diǎn)而專門設(shè)置的。比如圖中所示,圖中紅色的點(diǎn)都可以滿足觸發(fā)條件,如果不用釋抑功能,觸發(fā)點(diǎn)將不固定,造成顯示不穩(wěn)定,使用觸發(fā)釋抑后,每次都在同一個(gè)點(diǎn)觸發(fā),因此可以穩(wěn)定顯示。
此外,對(duì)于調(diào)幅信號(hào)等也一樣要使用觸發(fā)釋抑。詳情請(qǐng)參見泰克文章《示波器XYZ》。
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