【硬件基础】如何优雅使用示波器

【硬件基础】如何优雅使用示波器

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/qq_41657005/article/details/140572299

示波器是硬件工程师升级打怪的必备技能！本文将详细介绍示波器的基本使用方法和一些高级测量技巧。

一、示波器界面及基本点

下图是泰克示波器的使用界面：

• 纵轴代表电压值，一个大格500mV；
• 横轴代表时间，一个大格200us；
• 该方波的周期约为4个大格，周期为200us*4=800us，频率为1/800us=1250Hz；
• 当前采样率为5M次/秒，一格是200us，一格的采集点数为1000点；屏幕10个大格，一共采集了1W个点，所以采样率下为10K（存储深度）
• 设置了上升沿采样；

通道零电平位置
标签位置为通道零电平，方波最高点在通道零电平上五大格，即为2500mV;

触发电平
屏幕右侧三角指示的位置，触发电平是示波器触发时的信号，一般都为自动触发模式，可以通过旋钮调节触发电平；
如果触发电平没有穿过信号，波形会一直刷新；触发电平穿过信号时，波形才会稳定显示；
可以有不止一个触发电平；

触发点
示波器满足触发条件的位置，触发点前是预采样，之后是延迟采样；
触发电平是1.02V，即通道零电平上方1.02V位置

触发模式
周期性信号一般选择自动触发，需要注意的是：自动触发模式在一段时间内没有满足触发条件的波形出现，会强制触发并随机采样波形，容易获得不稳定的波形；
低重复性信号普通触发；
瞬时信号单次触发（SINGLE按键）；

触发类型
各厂家的触发类型不尽相同，主要分为：边沿触发、脉宽触发、斜率触发、欠幅触发、超幅触发、码型触发、第N边沿触发、延时触发、超时触发、建立/保持触发、UART、IIC、SPI、CAN、USB…
使用协议触发模式时需要设置为普通触发模式，波形才会稳定；

二、AUTOSET后测量技巧

1、有异常欠幅脉冲

• 先测量异常信号电平：设置为无限余辉（PERSIST），可以测量异常信号幅值；
• 选择触发类型：矮脉冲设置为欠幅触发模式，欠幅脉冲有两个触发电平，分别调节两个触发电平分别穿过矮脉冲、只穿过正常脉冲信号，随后异常信号可以稳定显示；

2、测量晶振输出

• 测量晶振时候需要使用X10档而不是X1档，否则波形不正确：晶振对电容负载敏感：X1探头电容大，相当于大负载并联在晶振两端，会让晶振停振；X10探头电容较小；
• 晶振上升时间短、上升边沿抖：晶振信号可以看作是一种高频信号，需要全带宽测量；X10档位即为全带宽测试；
• 需要使用接地弹簧而不是鳄鱼夹：地线长、分布式电感就大，会与探头电容形成谐振，会产生明显过冲减幅振荡。测量高频信号时，探头接地线越短越好，因此要选用接地弹簧；
• 测量高频信号需要设置为全带宽测量；测量低频信号时需要设置带宽限制，将高频信号滤除，使低频信号更清晰；

3、示波器带宽限制造成幅值不准

• 示波器带宽是示波器测量正弦波幅度不低于正弦波真实幅度3dB时的最高频率(-3dB截止频率点)；
• 当被测信号频率=示波器带宽时，误差30%；为了保证精度，需要满足5倍准则——
  示波器带宽=被测信号最高频率*5
  例如：使用100M示波器测量100MHz的1V正弦波信号，测出来的信号幅值约为0.707V；

• 如果示波器带宽不够，高次谐波不会放大，会造成失真、幅度减小、数据丢失等后果；
  还会出现振铃：过冲、振铃、非单调性
• 可以观测到的最小上升时间=0.35/FBW（即0.35/示波器带宽）

4、CAN测试并解码

CAN协议有一点需要注意：隐性电平是逻辑1，显性电平是逻辑0，信号从0开始传送，连续7位1代表结束
CAN协议：大佬的文章，写的很详细
视频讲解：爱上半导体-CAN总线
第一步：使用差分探头，推荐使用X50档位；分别连接到CAN-HIGH、CAN-LOW上；
第二步：设置探头衰减比为X50；
第三步：设置普通触发模式，选择CAN总线类型、差分信号类型并选择CAN协议标准；
第四步：调整时基，找到合适显示位置；
第五步：触发电平穿过信号；
第六步：设置位速率（每一个bit速率）；

5、IIC

6、测量电源纹波

• 电源纹波是与输入频率、开关频率频率一样的、叠加在直流信号上的干扰信号，噪声是输出端除纹波外的另一种高频成分；芯片的电压较小，功率和电流较大，电源纹波过大可能会造成后级芯片不能正常使用；
• 减小示波器噪声影响，应该选用示波器AC耦合功能+隔直板，即滤除直流部分只保留交流部分；因为DC耦合是DC和AC均有，对电压衰落展示比较明显；DC耦合需要设置offset电压，一般是被测的标准电压，即测0.8V设置0.8V；
• 打开带宽限制，减少高频噪声；一般选择20M，如果纹噪一起测可以设置500M或不设置；水平采样率需要5倍以上！
• 电源纹波幅值很小，不应该放大无用的噪声，需要使用探头X1档位的衰减比，并设置示波器的探头比率X1；（一般不用X10探头，影响信噪比）
• 如果板上有开关电源，不应该使用长地线或者接地夹，否则会引入电磁干扰；为保证更小的噪声，也可以把同轴线焊板上；
• 需要覆盖空载、满载两种场景；
• 测试之前需要记录探头的本体噪声；
• 测量点需要靠近后级芯片，原理电感；
• 打开峰峰值和均方根测量；

总结

以上就是要讲的内容。