作者:陈峰
示波器是检测和显示信号波形的仪器,在电子测量方面使用最广泛的仪器。模拟示波器现已退役;数字示波器是目前普遍采用的技术,通过ADC把被测电压模拟量数字化,其后存储、数字处理和波形分析显示。
示波器基本结构原理
输入端口
同轴连接器,18GHz以下带宽的示波器接口外观与BNC相似,但是BNC的设计应用频率范围通常在1GHz以下,因此并非BNC,示波器端口的内外导体特性与N型连接器一致,外壳连接方式使用BNC卡口连接;到50GHz的示波器端口采用2.4mm连接器,50GHz以上的使用1mm连接器。
Ground接地
接地开关,选择设置接地时,信号输入端直接接地。
Coupling耦合连接方式
AC耦合1MΩ:
信号经过隔直电容,连接1MΩ输入阻抗,可测量信号带宽一般在500MHz以下,5~10Hz以上。
DC耦合1MΩ:
信号连接1MΩ输入阻抗,可测量信号带宽一般在500MHz以下。
DC耦合50Ω:
信号连接50Ω输入阻抗,可测量信号带宽覆盖示波器整个频率范围。
offset偏置电压
调节波形的垂直位置,单位是电压V,偏置调节的计算关系是输入信号电压Vin-offset,offset为正值时,波形整体向下,为负值时波形整体向上。
Vertical scale垂直挡位
电压量程设置,每格多少V电压。
Bandwidth带宽
示波器可对输入信号的带宽进行限制,除了全带宽整个频率范围之外,还有一组3~4档低通模拟滤波器可供选择,注意滤波器带宽必须大于信号带宽。
Position垂直位移
调节波形在屏幕中的上下位置,单位是“格div”,作用与offset类似但是单位不同,垂直位移与输入电压计算关系是求和。
ADC数模转换
将模拟信号数字量化,是数字示波器的灵魂,通常单片ADC是8位,高端示波器的HD模式是16位。
Digital filter数字滤波器
可自定义截止频率,预设数字滤波器。
Channel输入通道
示波器的测试通道通常不止一个,常见2通道或4通道的示波器,每个通道都包含上述内容,各通道之间可以通过触发系统建立同步。
注:示波器的触发,参见文章:
示波器触发功能详解
示波器探头
示波器探头是把信号接入示波器输入端的装置,在其标称的指标范围内,必须保证被测信号传输的完整性,最小的信号失真。
最直接的连接装置是同轴电缆,应用场合是同轴端口的被测件。
对于其它连接方式,现代示波器的探头,针对不同应用,发展出许多类型,根据测试需求进行选择。
示波器功能和应用
· 模拟信号时域波形分析
· 示波器的基本功能