【導讀】在FAE的日常工作中經(jīng)常收到有用戶(hù)反饋:明明系統已經(jīng)正常運行,但是在測試量化波形數據時(shí)得到的結果卻不盡人意,為何會(huì )產(chǎn)生如此出入呢?問(wèn)題可能出在測試方法和測試設備的使用上!
在全面排查是否為系統產(chǎn)品的問(wèn)題之前(工作量巨大、耗時(shí)耗力),我們必須先檢查自己測試的環(huán)境、手段及方法,是否“測對了”?其中如何正確的選擇示波器的測試方法尤為重要!
本文主要為大家闡述示波器的三大關(guān)鍵指標及金升陽(yáng)測試使用時(shí)謹遵的測試規范及相關(guān)注意事項。
一、如何根據示波器的關(guān)鍵指標來(lái)選擇合適的示波器
示波器作為常用的高精密測試儀器,它能夠把肉眼看不見(jiàn)的電信號變換成可視圖像,便于人們研究各種電現象的變化過(guò)程。示波器的正確使用至關(guān)重要,常有測試人員因參數設置錯誤導致“實(shí)測數據”與系統實(shí)際工作狀態(tài)大相徑庭,帶來(lái)不必要的麻煩。
示波器三大關(guān)鍵指標:帶寬、采樣率、存儲深度。
1、帶寬:指響應導致輸出幅度下降到70.7%(-3dB)時(shí)的頻率范圍。
隨高頻功率開(kāi)關(guān)、整流器技術(shù)的不斷發(fā)展,電源工作頻率的不斷提高,目前市面上新興的GaN MOSFET、SiC MOSFET和SiC肖特基整流管等功率開(kāi)關(guān),開(kāi)通、關(guān)斷時(shí)間不到5ns(開(kāi)斷頻率超過(guò)200MHz),在工程測量過(guò)程中,為觀(guān)察此類(lèi)快速變化的信號,需要足夠帶寬的測量系統,帶寬足夠不僅是示波器的帶寬,探頭的帶寬也要足夠。
金升陽(yáng)常用差分探頭、示波器的帶寬為100MHz,可以滿(mǎn)足日常測試所需。帶寬越高,能采集到的被測信號高次諧波范圍越廣,被測信號失真越少,但探頭的帶寬并不是越大越好,帶寬越高,引入的頻率越多,進(jìn)入噪聲信號也越多,以紋波噪聲測試示波器需開(kāi)啟20MHz帶寬限制進(jìn)行測量為例,就對帶寬進(jìn)行了限制,同理當測試的低頻信號噪聲干擾過(guò)多時(shí),也可在差分探頭(5MHz)或示波器上開(kāi)啟帶寬限制。
2、采樣率:指每秒鐘可以采集的數據點(diǎn)個(gè)數,一般來(lái)說(shuō),示波器的采樣率指標都是指示波器工作時(shí)能夠達到的最高采樣率。
存儲深度=采樣率×采樣時(shí)間。是指示波器在屏幕上顯示一條波形時(shí),其波形的數據個(gè)數,我們看到的示波器屏幕上顯示的波形,是由很多采樣點(diǎn)組成的,所有采樣點(diǎn)的個(gè)數,就是存儲深度。
存儲深度對測量會(huì )有什么影響?我們給示波器加上一個(gè)頻率為1KHz,幅值為2V的方波,用28M存儲深度的示波器,截取14S的信號,此時(shí)采樣率為2Msa/S放大2000倍,依然還是方波。
當用28K存儲深度的示波器,截取14S的信號,此時(shí)采樣率為2Ksa/S,放大2000倍,得到的波形失真。
從這個(gè)例子總結可知:相同采樣時(shí)間,采樣率越大,示波器的存儲深度越大,保存的波形可以看到更多的細節。在測試時(shí)應確保自己的采樣率足夠,避免采樣時(shí)間太長(cháng)而導致波形失真。一般示波器滾動(dòng)狀態(tài)下采集率最高可到達4MSa/s,觸發(fā)模式下可達到更高。
以金升陽(yáng)大功率機殼LMF1000-20Bxx產(chǎn)品應力調試波形為例:
金升陽(yáng)研發(fā)調試及產(chǎn)品驗測時(shí)通常采用的是4GSa/s高精度采集四通道示波器,真實(shí)展現產(chǎn)品高頻信號及瞬態(tài)工作數據,能夠全面地通過(guò)數據評估設計的可靠性。
二、示波器使用的注意事項
1、示波器接入新的無(wú)源探頭或插拔探頭使用,必須校準,否則測試結果不準(紋波測試結果誤差10mV以上),測量時(shí)需盡量使探頭地線(xiàn)短,探頭補償步驟如下:
①把探頭連接到一條垂直通道,隨后把探頭尖端連接到示波器方波參考信號上;
②觀(guān)察方波參考信號,調節補償電容。調節方式可見(jiàn)下圖
2、示波器與探頭需阻抗匹配。一般通用示波器在輸入端有1MΩ(一般電路)和50Ω(高速電路)的可切換匹配電阻,與探頭正確的匹配以減少被測電路的負載效應影響。
3、示波器電源線(xiàn)接地時(shí),需避免使用普通探頭與由電力系統供電的產(chǎn)品直接相連,請使用差分探頭測試或使用隔離變壓給示波器供電,或者采用浮地測量(無(wú)地線(xiàn)電源線(xiàn)連接示波器),避免地線(xiàn)雜訊干擾到真實(shí)數據(無(wú)源探頭的負端地與示波器的電源PE是相通的)。具體對比可參考下圖:
4、EMC測試勿使用無(wú)源探頭,需全部使用差分測量,以免示波器接地時(shí)測試產(chǎn)品PE浪涌引入浪涌信號到示波器導致示波器損壞或被測產(chǎn)品輸出掉電(測試結果異常),浪涌測試儀供電線(xiàn)與示波器電源均接市電。
三、小結
金升陽(yáng)在電源領(lǐng)域深耕二十余年,工程師秉承著(zhù)嚴謹認真的工作態(tài)度,嚴格遵守標準化的測試守則,提供準確、真實(shí)的產(chǎn)品性能數據,簡(jiǎn)化客戶(hù)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和測試周期,綜合提升系統的穩定性、安全性和可靠性,致力為各行業(yè)提供“無(wú)憂(yōu)”電源。
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