嵌入式开发----示波器入门

news2024/12/22 17:54:12

示波器入门

  • 前言
  • 一、示波器介绍
    • 关键指标
    • 工作原理
  • 二、功能按钮介绍
  • 三、一键入门
  • 四、 典型应用场景
    • 校准
    • 捕捉
    • 测试总线通讯
  • 总结


前言

对于嵌入式工程师来说,示波器的使用极为重要,他就像是“电子工程师的眼睛”,把被测信号的实际波形显示在屏幕上,以供工程师查找定位问题或评估系统性能等,利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用来测试电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。我们日常在调试各种总线通讯,捕捉电平信号时都会用到。前些天在二手市场淘到了一台示波器二手示波器,个人使用,这里写一个入门教程,这些使用方法都是比较常用的,可以覆盖日常90%的使用场景,最后把工作中常用示波器的场景和使用方法列举一下。


一、示波器介绍

先上我淘到的二手示数字波器图,哈哈哈,为了避免做广告的嫌疑,就把品牌和logo都模糊掉了
这台机器参数为:
带宽:60MHZ
通道数:双通道+1个外触发通道
最高实时采样率:单通500MSa/s,双通道250MSa/s
等效采样率:50GSa/s
存储深度:4K/CH
在这里插入图片描述

关键指标

带宽:是示波器的核心参数,决定了示波器的性能等级,示波器是由电子电路组成,电路上的元器件对频率有一个响应范围,一个示波器的性能越高,能处理的信号频率越高,能捕捉到更高频率的输入信号,被测信号往往是不同频率叠加后的波形,如果示波器的带宽很低,信号的高频部分就会丢失,被测信号的波形就会失真。示波器的带宽和被测信号的频率一般来讲有个5倍关系,即100M采样率的示波器,能检测到的被测信号的最大频率为20M。同样带宽越大,示波器往往也就越贵。

采样率:示波器上的波形是由一个个点连接起来组成的图形,采集的点越多则采样率越高,波形越精准,采样率的单位是(Sa/s),其中Sa是sample的缩写,整个意思就是每秒的采样点数量,我这台机器的采样率为500M Sa/s的示波器,就是1秒钟能采样500M个采样点的意思。

存储深度:表示一次可以连续记录的信号点的数量,它影响了波形回放的分辨率,这个存储深度当然是越大越好的,同样的时间显示单位下,存储深度越大,波形越不容易失真。当然存储深度越大,需要更大的存储器,存下来的数据还要显示到屏幕上,兼顾用户体验,所以对CPU的负荷也越高。存储深度这个参数的单位是(pts),是points的缩写,意思就是采样点,比如4kpts,就代表了该示波器能存储4k个点的数据。

通道数:示波器上探头接入的数量,一般双通道就够了,高端示波器往往具备4通道或以上,还有混合通道,多路模拟+数字通道的配置

工作原理

工作原理简单的说就是:信号进入不同的通道,经过电平调节,衰减放到等器件,最终讲波形显示在示波器屏幕上。但这里要注意,波形的展示一般是以时间顺序分段展示的,并不是把所有的信号都展示在屏幕上,理解这个对我们捕捉信号时有帮助。

二、功能按钮介绍

在这里插入图片描述

1 通道垂直调整区:包括ch1和ch2两个通道的开关,通道接口,垂直幅值调节,垂直位置调节,MATH会显示两个通道之间的运算关系,加减乘除,FFT等。

2 通道水平调整区水平值调整,追评位置调整

3 校正点:示波器提供默认的方波输出点,用于矫正示波器

4 外部触发接口:用于接入外部触发探头

5 菜单按钮:菜单按钮开关,配合功能区使用的选项按钮,PRINT按钮是把波形图存储到USB存储设备中的按钮

6 run/stop:捕捉开始和停止,暂停捕捉画面,方便观察

7 auto:自适应设置,这个按键非常有用,会根据捕捉到的波形自动设置合适xy单位,频率等,使波形较好的显示

8 setDefault:还原默认社区

9 measure:显示测试到的幅值,频率等信息

10 single:一次触发按钮/按住此功能键变色后可抓触发一次

11 trigger:触发电平控件,可用于读数和配合single捕捉信号使用

三、一键入门

示波器探头如下,探头可采集的频率根据自己实际需求购买。
1处接到测试电路的GND、
2出是测试探头,用于接到测试点
在这里插入图片描述
最简单的使用方法,这个方法就像我们平时使用电子设备的新手模式,其他详细的操作可以看到专家模式。接好GND和测试探头,先点击setDefault恢复默认设置,点击auto按钮,这样就能展示出来测试点的波形了,如果想知道该波形的复制频率等信息可以点击measure,这种方法其实可以解决绝大多数问题。
在这里插入图片描述

四、 典型应用场景

这里简单举几个例子,方便大家使用,实际操作还是要在工作中多使用,多学习

校准

把探头的分别接到校正点的GND和输出点,观察波形可以看到电压幅值和频率都是正确,说明示波器ch1的设置正常。
在这里插入图片描述

捕捉

前面已经说过了,示波器的波形一般是按照时间顺序,分段展示的,例如我们测量电源开关时,刚刚接触时候有时会有一个波峰,这时就需要我们使用捕捉功能。
连接好探头,点击SINGLE,调节trigger数值,当产生的电压峰值超过trigger之之后,就会定格到这一帧,捕捉到这一波形,从而方便我们分析
在这里插入图片描述

测试总线通讯

通讯一般是双向的,如果想观察收发通道,我们往往需要使用两个或者多个通道,连接好两个通道探头可以看到通讯过程的电平信号变化
我没有截图,后续做测量时补上。

总结

本章介绍了示波器的基本原理,关键指标,功能按键,简单使用方法和一些常用的适用场景,多使用,多练习,才可以用的得心用手,

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