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真希望有人早点告诉我:示波器这几个基础要点才是关键!

8月前浏览335
前阵子,好几个小伙伴跟我吐槽:“王工,有没有入门的示波器资料?最近测波形老是犯低级错误,感觉有些地方压根没吃透。”这场景太熟悉了,完全就是当年我对着示波器一头雾水的样子。

今天就再写一篇,把一些基础但重要的知识点理一理,希望能帮你踏出硬件入门的第一步。


01

示波器的基础功能介绍  

其实大多数示波器的操作方法都差不太多,这里咱们以一款hantek示波器为例:

图源hantek官网

这是一款10.1寸多点触控电容屏的数字示波器,500MHz带宽,2GSa/s采样率,2G存储深度,带一路25MHz信号发生器,支持任意波输出;

面板介绍(前面板)

有些功能可能一看就知道,咱们就挑几个介绍一下:

① 触摸屏 &  ⑤ 触摸屏锁定

    • 触摸屏:这个跟咱玩手机一样,点、划、拖拽都行。比较好用的地方就是能和实体按键联动。比如你按了某个功能键,屏幕上就会弹出对应的菜单,你再在屏幕上点选,特别直观。

    • 触摸屏锁定:防止误触的。比如你正在小心翼翼地调整一个微小信号,不想手指一滑把设置搞乱了,就把它锁上。

当然,也有很多示波器是不带触摸功能的。

  • 图源hantek官网

  • ⑥ 常用操作键 & ⑩ 单次触发

    • 常用操作键:一般包括【测量】、【光标】、【存储/读取】等。

    • 单次触发比如你想抓一个电路上电瞬间的脉冲,或者一个不规律的毛刺。按下这个键,示波器就进入等待状态,一旦满足你设置的触发条件(比如电压超过某个值),它抓完那一次就自动停止,定格那个瞬间。

  • ⑦ 水平控制系统 & ⑧ 垂直控制系统

    • 水平控制时间轴。中间那个大旋钮,拧它就是改变屏幕上一格(一大格)代表多长时间比如调到1ms/格,那么屏幕横轴一共14格(假设),就能看到14ms时间跨度内的波形。你想看波形的细节(比如一个窄脉冲),就把时间基准调小(如1μs/格);想看整个信号周期,就调大(如10ms/格)。

    • 垂直控制电压轴。每个通道(比如CH1, CH2)都有自己的一套垂直旋钮。中间大旋钮是改变屏幕上一格代表多少电压。比如调到1V/格,波形幅度占了两格,那它的峰峰值就是2V。如果波形太大,超出屏幕了,你就调大“伏/格”;如果波形太小,看不清,就调小“伏/格”。

  • 17 USB Host:插U盘用的。能把测好的波形或机器状态存进U盘,也能从U盘读取数据,方便保存和记录。

    手上有示波器的朋友,建议每个键都亲手试一遍,就知道每个按键对应的功能是什么,有什么作用。比光看记得牢。



    后面板

    这是示波器的后面板,后面板你不用天天看,但要知道某些接口是干嘛用的。

    图源hantek官网
    • ② LAN & ③ USB DEVICE:用来连电脑的。USB DEVICE 尤其常用,用一根USB线连接电脑和示波器,就可以在电脑上用官方软件来控制示波器,并且把屏幕图像、波形数据轻松保存到电脑里。

    • ⑥ G1信号源输出端:这就是它自带信号发生器的输出口。你想产生一个25MHz以内的正弦波、方波等,就是从这个口输出。

    • ⑧ HDMI接口 你可以把示波器的整个屏幕,一模一样地复 制到一个更大、更清晰的显示设备上。比如给学生讲电路调试,当遇到教学、协作或者演示,这个接口就可以排上用场。




      02

      示波器的主要指标  

      带宽

      带宽决定了示波器能测多高的信号,你可以把带宽理解为示波器的“大门宽度”:

      这个大门就是示波器内部的放大器;

      它决定了什么样的信号能顺利通过;

      大门越宽,能测的信号频率就越高。

      具体来说,带宽是这么定义的:

      当你输入一个正弦波,随着频率不断升高,显示出来的幅度会逐渐下降。当幅度降到真实值的70.7%(就是下降3dB)时,对应的那个频率点,就是这台示波器的带宽。


      采样率

      可以理解为示波器“拍照”的速度,采样就是等时间间隔地采集信号的点:

      采样率单位是“点/秒”;

      采样率越高,捕获的细节就越丰富;

      • 采样方式有实时采样、等效采样等。

      • 简单理解:采样率就像照相机的连拍速度,拍得越快,动感画面就越清晰。


      存储深度

      可以理解为示波器的记忆容量,存储深度说的是:

      示波器一次性能存储多少个波形点;

      存储容量越大,能记录的点数就越多;

      这对捕捉单次信号特别重要。

      以上PDF文档,王工将分享给大家,记得看到最后哦!



      03

      示波器波形测试举例  

      理论说再多,不如自己动手动手试一试。

      示例一:比如测试一个单结晶体管的触发特性,或者一个DC-DC电源的开关节点波形。


      1、连接:用探头分别接在电路的输入和输出点。

      2、设置:调节时基和垂直档位,让波形清晰稳定地显示在屏幕上。

      3、测量:打开示波器的测量功能(通常叫Measure或Parameters),选择你关心的项目,比如频率、峰峰值、上升时间、占空比等,数值会直接显示在屏幕上。

      4、高级技巧——内存波形对比:

      • 首先,将当前状态下的波形保存为“内存波形”(比如存到Ref1通道)。

      • 然后,你改变电路中的一个元件参数(比如加大负载电阻)。

      • 此时,屏幕上会有两个波形:一个是新的实时波形,另一个是刚才保存的Ref1波形。

      • 把两个波形重叠在一起,就能非常直观地看出参数变化前后,波形在形状、幅度、相位上发生了哪些细微变化。这个功能在调试电路时极其好用!


      示例二:测量电源纹波和噪声

      这是新手最容易测错的地方!

      首先分清概念:

      • 纹波:是叠加在直流输出上的低频、周期性波动,跟开关频率同步,一般是几十到几百kHz。

      • 噪声:是高频、随机的干扰毛刺,来源复杂,遍布整个频带。


      正确测量方法:

      • 带宽限制:测纹波时,把示波器带宽限制在20MHz,这样可以滤掉大部分高频噪声,让你看清纹波的真实面貌。

      • 探头设置:必须用1:1衰减比(不是常用的10:1),因为10:1会衰减信噪比。

      • 接地是关键!绝对不能用探头那个长长的“接地夹子”,那会形成一个巨大的环路天线,引入大量空间噪声。正确做法是使用探头自带的短弹簧(也叫接地针),直接套在探头尖端,形成一个最短的接地回路。这是最最重要的一步!

      • 垂直档位:尽量调小,让波形放大到占据屏幕的80%左右,这样示波器自身的量化误差最小,读数最准。


      • 工具选择:

        • 用普通无源探头,即使方法 正确,也可能受自身性能限制。

        • 如果有条件,使用专门的电源轨探头,它的动态范围、噪声控制和带宽都针对电源测试优化过,结果会准确得多。下图清晰地展示了普通无源探头与电源轨探头在测试同一DDR3电源滤波电容时的巨大差异,前者已被噪声淹没,后者则清晰捕捉到了真实的纹波。

      希望这篇文章能帮到你。想上手更轻松,文末的实用资料别忘了拿走,帮你踏出硬件入门第一步。

      注:为支持知识产权,建议通过正规渠道购买正版书籍。此处提及的PDF仅用于个人学习交流,请勿用于商业用途。获取方式通常可通过技术社区、图书馆资源或在线学术平台查询。


      来源:硬件笔记本
      电源电路理论控制
      著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
      首次发布时间:2025-12-03
      最近编辑:8月前
      硬件笔记本
      本科 一点一滴,厚积薄发。
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      示波器探头,大多数人都用错了!

      在硬件研发和测试过程中,示波器是咱们离不开的有力工具,但很多人却忽略了它的好搭档——示波器探头。探头要是没选对,测出来的信号可能失真、变形,甚至误导调试方向!更夸张的是,有些高端探头能卖到几百甚至上千块,为啥这么贵?因为它直接决定了你的测量精度!(参考是德科技官网)今天咱们就来扒一扒选示波器探头时最容易踩的6个坑,看看你中招了没?011不了解关键技术指标 选探头不能只看带宽!带宽越高,虽然能捕捉更多信号细节,但也会引入更多噪声,还可能增加成本和开发难度。其他关键指标包括:动态范围:探头能测量的信号幅度范围。末端电容:电容越小,高频性能越好。输入阻抗:影响信号负载效应(阻抗越高越好)。噪声和成本:带宽越高,噪声可能越大,价格也越贵。所以,别盲目追求高带宽,可以多研究一下相关的技术文档资料。021带宽选不对,信号可能细节丢失 带宽太低,信号细节容易丢失,带宽太高,会引入多余噪声,浪费钱。探头带宽本质上就是 -3dB 点。使用1:1探头测量1 Vpp正弦波时,低频输出等于实际信号。但随着频率增加,当示波器显示幅值降至0.7 Vpp(即输入信号的3dB点)时,表明探头输出相对标称值衰减了3 dB。信号带宽BW的计算方法可参考如下:如果我们测量的是 10% 和 90% 的阈值,则信号带宽:BW=上升时间/0.35;如果我们测量的是 20% 和80% 的阈值,则信号带宽:BW=上升时间/0.22。然后我们可以计算探头带宽:探头带宽应该比模拟信号中最快的正弦波频率高 3 倍,比数字号的最高数字时钟速率快 5 倍。031忽略探头的负载效应 探头接入电路后,就会成为电路的一部分,形成负载,也一样影响信号,这无法避免,只能尽量减少负载效应。如下图为,无源探头基本模型,电阻R是负载,电容C是电容元件和寄生电容共同形成的结果。如下图,可以看出容的阻抗与频率成反比,随着频率变高,电容开始变得比电阻更容易接地。有源探头的负载效应远远小于无源探头,因为无源探头仅由电阻和电容元件制成。且无源探头的负载效应大(比如10MΩ电阻但电容大,高频时阻抗暴跌),而有源探头的负载效应小(1MΩ电阻但电容小,高频性能更好)。建议高频信号选有源探头,低频信号用无源探头。041有源or无源?傻傻分不清 总的来说,无源探头便宜、耐用,适合低频小信号(如1:1衰减比测小电压),有源探头:贵、精度高,适合高频或高精度需求(如测高速数字信号)。对比电容,如下图,咱们在选择示波器探头的时候大多都会重点关注电阻,认为10MΩ电阻的无源探头比1MΩ 电阻有源探头好,但在10kHz以后,随着频率升高,它们的阻抗看起来差别很大。所以高频时,电容负载效应比电阻更重要!有源探头电容小,优势更明显。051连接方式不对,带宽直接腰斩! 连接越短,带宽越高,比如2GHz探头用长引线,实际带宽可能只剩500MHz。附件越多,负载效应越大,尽量用最短的连接方式。示例:N2796A2 Ghz 有源探头061衰减比选错,信号直接"削顶" 示波器探头的衰减比是可以调节的。它的原理是衰减比是分压电路,比如10:1探头通过9MΩ+1MΩ电阻分压,进入示波器的信号缩小10倍。1:1探头:适合小信号(噪声小,但负载大)。10:1探头:适合大电压(保护示波器,但噪声稍大)。错误示范为用1:1探头测高压,信号会被削波!声明: 声明:原创文章,转载请注明出处。本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立,推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有,如有侵权,联系删除。来源:硬件笔记本

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