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      示波器測量信號參數的方法(示波器的正確測量方法)

      作者:佚名    文章來源:本站原創    點擊數:    更新時間:2022-11-22

      隨著電子技術的快速發展,通信信號頻率越來越高,信號質量要求也越來越嚴。測量這些高速信號是不是只要選一個昂貴的示波器就行了呢?其實不然,如果一些細節沒有被注意,再貴的示波器也不見得測得準!

      一、帶寬選擇

      測量高速信號,首先要考慮測試系統的帶寬,這個測試系統的帶寬包括探頭的帶寬和示波器的帶寬。要測量100MHz的信號,用一個100MHz帶寬的示波器是不是就可以了?一些用戶可能對帶寬的概念并不是很清晰。認為100MHz帶寬的示波器就可以測量100MHz的信號了,其實并不是這樣。帶寬所指的頻率是正弦波信號衰減到-3dB時的頻率,而我們一般測量的數字信號都不是正選波,而是接近方波。這兩者對帶寬的需求是不同的。

      根據傅里葉變換可知,方波可以分解為奇次倍數頻率的正弦波。比如1MHz的方波,是由1MHz、3MHz、5MHz、7MHz……等正弦波疊加而成。下圖為不同濾波器下方波信號的響應。分別為把濾波器設置為方波基頻頻率、3次諧波頻譜、5次諧波頻率、7次諧波頻率的方波響應。

      截至頻率為方波頻率的濾波情況 

      圖1 截至頻率為方波頻率的濾波情況

      截至頻率為方波3次諧波頻率的濾波情況 

      圖2 截至頻率為方波3次諧波頻率的濾波情況

      截至頻率為方波5次諧波頻率的濾波情況 

      圖3 截至頻率為方波5次諧波頻率的濾波情況

      截至頻率為方波7次諧波頻率的濾波情況 

      圖4 截至頻率為方波7次諧波頻率的濾波情況

      可以看出想要得到較為完整的方波信息,最少需要5次諧波分量,而且如果想要獲得更加準確的信息,就需要能夠測量到更多的諧波分量。

      所以選擇示波器和探頭帶寬時至少要選擇被測量方波信號的5次諧波頻率以上的帶寬。

      二、探頭的選擇

      示波器是無法直接對信號進行測量的,必須通過一個物理連接將信號傳輸到示波器內。這種物理連接就是探頭。探頭對高速信號測量來說至關重要。普通無源探頭一般有1:1探頭和10:1探頭兩種。這兩種探頭除了衰減比例不同外,還會對高速信號產生很大的差異。想要解釋這個問題,需要現討論一下探頭的一個關鍵特性——負載效應。

      理想情況下,我們希望我們的測量設備的阻抗無窮大,這樣測試設備的接入就不會對被測系統產生任何影響,從而保證測量的真實性。但是遺憾的是測量系統不可能有無窮大的輸入阻抗,而這時候,測量設備的接入,會對被測系統產生什么影響呢?假設被測試系統如下圖所示。

      被測系統等效示意圖 

      圖5 被測系統等效示意圖

      可以看出,測量點電壓:

       

      而當采用示波器進行測量時,由于示波器的輸入電阻和寄生電容,會使得此時的等效電路圖如下圖所示:

      探頭接入等效示意圖 

      圖6 探頭接入等效示意圖

      可以看出,此時測量點電壓為:

       

      其中Rin為輸入阻抗,Cin為寄生電容,s代表頻率?梢钥闯,此時測試點的電壓已經發生了變化,這導致了探頭接入前后,信號本身已經發生了改變。通過公式可以看出,Rin越大,對信號影響越小。而1/(Cin×s)這項是寄生電容與測量信號頻率的乘積的倒數,當測試信號頻率越高,則這項的影響就越大,要想降低該項的影響,只能盡量降低寄生電容Cin的容值。

      Tags:示波器使用,示波器,測量  
      責任編輯:admin
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