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示波器叠加电压怎么做

辣子鸡lzj2 2018-04-10 12:37:25 356  浏览
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参与评论

全部评论(1条)

  • 其实我是杀手OK 2018-04-11 00:00:00
    一般数字示波器(比如泰克)上,有MATH功能键,就是做几个通道测量值(比如电压)的数学运算的,可以作电压的相(叠)加,相减,对其作FFT等功能,设置下就可以了。

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示波器叠加电压怎么做
 
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示波器电压探头电路原理

       随着宽禁带半导体器件的发展,电力电子器件的开关速度越来越快,工作电压逐渐升高,也使电压探头的性能对电力电子器件暂态电压测量结果的影响程度增大。下面PRBTEK为您分享典型示波器电压探头电路原理:

高阻无源探头

      无源探头具有价格便宜、机械结构坚固、动态范围宽、输入电阻高等优势,因此广泛应用于通用测试场合。常用的无源探头为10倍衰减的高阻无源探头,主要包括探头前端、有损传输线和补偿器,其典型电路模型如图1所示。

图1 10倍衰减的高阻无源探头典型电路模型

      探头前端用以连接探测点,其中信号端提供高阻值电阻Rt 以减小负载效应,并存在寄生电容Ct中;地线端一般为拖尾的鳄鱼夹,具有寄生电感Lg。

       传输线用以提供测量距离,长度一般为1~2m。传输线可等效为RLGC等分布参数的集总元件模型,当其终端阻抗不匹配时,将使高频信号产生谐振,为较好地YZ该谐振问题,可将传输线设计为有损类型的,即含有一定的分布电阻。

       补偿器用以匹配探头和示波器的阻抗,图1中以RC串联网络来表示。根据补偿衰减器理论,为维持信号在较大频域内线性衰减,可调节可变电容Cc,使输入网络和输出网络的时间常数相等,即

RtCt=Rs(Clt+Cc+Cs)

       式中,Clt为有损传输线的总电容。根据传输线工作原理,为改善探头的高频增益,可调节可变电阻Rc,使负载阻抗逼近于传输线特征阻抗,即

式中,Z0为传输线特征阻抗;fb为探头带宽。

有源单端探头

       有源单端探头前端配有场效应晶体管,这使其具有非常小的输入电容,但同时导致其线性动态输入范围很小。此外,有源单端探头价格昂贵、机械结构脆弱,这些因素限制了其应用范围。图2给出一种10倍衰减的有源单端探头电路模型,该模型主要包括衰减器、缓冲器和无损传输线。

图2. 10倍衰减的有源单端探头电路模型

      信号先通过衰减器进行5倍衰减,再通过缓冲器进行电压跟随,最后由无损传输线传输到示波器。其中,缓冲器具有高输入阻抗和强输出驱动能力,隔离了衰减器和无损传输线,这一方面便于其输入端和输出端进行阻抗匹配,提高信号传输能力;另一方面可以使衰减器尽可能地靠近测试点,以减小不可控的寄生参数。无损传输线的特征阻抗一般为50Ω,R3与Rs分别对其源端和负载端进行阻抗匹配,以提升信号传输的保真度,同时对缓冲器输出端信号产生2倍衰减。

有源高压差分探头

      有源差分探头主要用于测量差分信号,可分为低压型和高压型,通常选择通用性更好的高压差分探头来测量开关电源信号。图3为一种经典的有源高压差分探头电路模型,该模型主要包括衰减器、缓冲器、差分放大器和无损传输线,图中,Lp+与Lp-分别为两信号端的寄生电感。

图3. 有源高压差分探头电路模型

       首先差分信号依次通过两个理论上相同的衰减器和缓冲器实现高倍衰减和电压跟随;然后通过差分放大器转换为单端对地信号;最后由无损传输线传输到示波器。共模抑制比是差分探头的一个重要指标,有源差分探头的共模增益主要有两种来源;①两差分信号传输途径的电阻、电容、缓冲器和寄生参数的不完全对称;②差分放大器固有的共模增益。

光隔离探头

       光隔离探头同样用于测量差分信号,其原理框图如图4所示,该探头主要包括衰减器、电-光-电转换网络、无损传输线和示波器接头。电-光-电转换网络作为光隔离探头的核心,通过电-光转换器、光纤、光-电转换器和控制器实现了被测设备与示波器的电气隔离,缩短了差分信号的传输路径,这很大程度上提高了探头的共模抑制比,使得光隔离探头能测量具有高带宽和高共模电压的差分信号。

图4. 光隔离探头的原理框图

       以上内容由普科科技PRBTEK整理,公司致力于示波器测试附件配件研发、生产、销售,涵盖产品包含电流探头、差分探头、高压探头、无源探头、电源纹波探头、柔性电流探头、近场探头、逻辑探头、功率探头和光探头等,满足客户多样化测试需求,库存充足,价格合理。详情访问官网www.prbtek.com


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示波器电压探头种类及其主要性能指标介绍

随着宽禁带半导体器件的发展,电力电子器件的开关速度越来越快,工作电压逐渐升高,致使电压探头的性能对电力电子器件暂态电压测量结果的影响程度增大,今天安泰测试就为大家介绍示波器电压探头种类及其主要性能指标。

示波器电压探头种类

示波器电压探头按照是否需要供电可分为无源探头和有源探头,其中无源探头按照输入阻抗大小又分为低阻探头和高阻探头,为减小探头输入阻抗对信号的负载效应,开关电源信号测量中常用的无源探头为高阻探头;有源探头按照所测信号类型可分为单端探头和差分探头,单端探头用以测量单端对地信号,差分探头用以测量双端互为参考的信号。

此外,根据待测电压大小,电压探头又分为高压探头和低压探头;根据带宽大小,电压探头又分为高带宽探头和低带宽探头。图1为几种典型的示波器电压探头,其中光隔离探头是一种具有高共模YZ比的差分探头。

图1. 典型示波器电压探头

示波器电压探头的种类众多,本质上反映的是测量环境的复杂性和用户需求的多样性,这需要从两方面考虑:一方面,使用者根据不同的测量环境和功能需求选择最为合适的探头,可以提高测量的准确度;另一方面,这种特定探头的通用性不高,将导致使用者的选择成本增加,因为如果用户不深入了解探头的各种性能指标、不明确待测信号的特点,就很难做出有效的甄选。

示波器电压探头的主要性能指标:

理想的示波器电压探头应具有以下主要特点:灵活的连接方式、WM的信号保真度、零信号源负荷、全面抗击噪声等,而在实际应用中这些都无法JD实现。如连接方便要求探头能应对不同物理测量环境,WM的信号保真度要求探头具有零衰减、无限带宽和线性相位,零信号源负荷要求探头输入电阻无穷大,全面抗击噪声要求探头完全隔离于外部电磁环境等。尽管如此,实际的电压探头可以较大程度地接近上述要求,足以满足绝大多数测量需求。

示波器电压探头的性能主要由以下几个指标衡量:

(1)ZD额定电压,即探头能测量的电压范围。

(2)衰减系数,即探头使输入信号降低的倍数。典型的衰减系数有1X、10X、50X、500X等,衰减系数越高,探头的ZD额定电压越高。

(3)输入阻抗。探头的输入阻抗可分为输入电阻和输入电容,输入阻抗随频率ZG而减小,低频下输入阻抗主要由输入电阻决定,高频下输入阻抗主要由输入电容决定。

(4)补偿范围(无源探头),即探头可以补偿的示波器输入电容的范围。示波器输入电容过大或过小,都将导致探头和示波器不能WM匹配。

(5)带宽/上升时间。探头的带宽指其输出信号的幅频响应从直流增益下降至-3dB时的频率,探头的上升时间指理想矩形脉冲信号输入时探头输出信号幅度由10%上升至90%的时间。

(6)传播延迟,即输出信号对输入信号的延迟时间。不同探头的传播延迟一般不同,这是造成测得的多通道信号不同步的重要原因。

(7)共模YZ比(差分探头)。共模YZ比( Common-Mode Rejection Ratio, CMRR)( dB)用以衡量差分探头YZ输入信号共模分量的能力,其表达式为

不同类型电压探头的性能指标一般具有较为明显的差异性,表1总结了典型示波器电压探头的基本特点和主要性能指标。

表1. 常用示波器电压探头的典型特性

选择一款合适的示波器电压探头对测试结果影响是非常大的,如果大家在选择示波器电压探头过程中有什么问题,欢迎关注安泰测试,安泰测试有专业的技术团队提供选型服务。


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示波器测量电压的方法以及使用注意事项

示波器测电压的方法有哪些?我们利用示波器可以观察到各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,同时还能测量各种不同的电量,比如电压、电流等等。示波器(数字示波器)的显示电路包括示波管及其控制电路两部分,其中示波管是一种特殊的电子管,由电子枪、荧光屏和偏转系统3部分组成,是示波器的重要组成部分。利用示波器所作的任何测量都可以看做对电压的测量,本文主要介绍了示波器测电压的方法及其使用注意事项。

一、示波器测电压的方法

直接测量法

所谓直接测量法,就是直接从屏幕上量出被测电压波形的高度,然后换算成电压值。定量测试电压时,一般把Y轴灵敏度开关的微调旋钮转至“校准”位置上,这样,就可以从“V/div”的指示值和被测信号占取的纵轴坐标值直接计算被测电压值。所以,直接测量法又称为标尺法。

(1)直流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“地”位置,触发方式开关置“自动”位置,使屏幕显示一水平扫描线,此扫描线便为零电平线。

将Y轴输入耦合开关置“DC”位置,加入被测电压,此时,扫描线在Y轴方向产生跳变位移H,被测电压即为“V/div”开关指示值与H的乘积。

直接测量法简单易行,但误差较大。产生误差的因素有读数误差、视差和示波器的系统误差(衰减器、偏转系统、示波管边缘效应)等。

(2)交流电压的测量

将Y轴输入耦合开关置于“AC”位置,显示出输入波形的交流成分。如交流信号的频率很低时,则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”位置。

将被测波形移至示波管屏幕的ZX位置,用“V/div”开关将被测波形控制在屏幕有效工作面积的范围内,按坐标刻度片的分度读取整个波形所占Y轴方向的度数H,则被测电压的峰-峰值VP-P可等于“V/div”开关指示值与H的乘积。如果使用探头测量时,应把探头的衰减量计算在内,即把上述计算数值乘10。例如示波器的Y轴灵敏度开关“V/div”位于0.2档级,被测波形占Y轴的坐标幅度H为5div,则此信号电压的峰-峰值为1V。如是经探头测量,仍指示上述数值,则被测信号电压的峰-峰值就为10V。

比较测量法

比较测量法就是用一已知的标准电压波形与被测电压波形进行比较求得被测电压值。

将被测电压Vx输入示波器的Y轴通道,调节Y轴灵敏度选择开关“V/div”及其微调旋钮,使荧光屏显示出便于测量的高度Hx并做好记录,且“V/div”开关及微调旋钮位置保持不变。

去掉被测电压,把一个已知的可调标准电压Vs输入Y轴,调节标准电压的输出幅度,使它显示与被测电压相同的幅度。此时,标准电压的输出幅度等于被测电压的幅度。比较法测量电压可避免垂直系统引起和误差,因而提高了测量精度。

二、示波器使用注意事项

为了仪器操作人员的安全和仪器安全,仪器在安全范围内正常工作,保证测量波形准确、数据可靠,应注意:

1、用户如须要测量开关电源(开关电源初级,控制电路)、UPS(不间断电源)、电子整流器、节能灯、变频器等类型产品或其它与市电AC220V不能隔离的电子设备进行浮地信号测试时,必使用DP100高压隔离差分探头;

2、通用示波器通过调节亮度和聚焦旋钮使光点直径较小以使波形清晰,减小测试误差;不要使光点停留在一点不动,否则电子束轰击一点宜在荧光屏上形成暗斑,损坏荧光屏;

3、通用示波器的外壳,信号输入端BNC插座金属外圈,探头接地线,AC220V电源插座接地线端都是相通的。如仪器使用时不接大地线,直接用探头对浮地信号测量,则仪器相对大地会产生电位差;电压值等于探头接地线接触被测设备点与大地之间的电位差。这将对仪器操作人员、示波器、被测电子设备带来严重安全危险;

4、测量系统-例如示波器、信号源;打印机、计算机等设备等。被测电子设备-例如仪器、电子部件、电路板、被测设备供电电源等设备接地线必须与公共地(大地)相连;

5、TDS1000/TDS2000系列泰克示波器配合探头使用时,只能测量(被测信号-信号地就是大地,信号端输出幅度小于300VCATII)信号的波形。不能测量市电AC220V或与市电AC220V不能隔离的电子设备的浮地信号。(浮地是不能接大地的,否则造成仪器损坏,如测试电磁炉。

其他注意事项

1、热电子仪器一般要避免频繁开机、关机,示波器也是这样;

2、如果发现波形受外界干扰,可将示波器外壳接地;

3、关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到Z小,然后再断开电源开关;

4、在观察荧屏上的亮斑并进行调节时,亮斑的亮度要适中,不能过亮;

5、“Y输入”的电压不可太高,以免损坏仪器,在Z大衰减时也不能超过400V.“Y输入”导线悬空时,受外界电磁干扰出现干扰波形,应避免出现这种现象。

示波器测电压的方法有哪些呢?在使用时又要注意哪些事项呢?相信在小编的详细介绍下,大家对示波器的这两个问题都有了更深的认识吧。我们知道虽然示波器分类好几类,型号也是各有不同,但是除了在频带宽度及输入灵敏福等不完全相同外,其使用方法基本是一样的。

希望以上的内容可以帮助到大家,更多有关仪器知识内容欢迎访问西安安泰测试。

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