示波器知識(shí)問(wèn)答

　　79． 在AC/DC開(kāi)關(guān)電源中如何用示波器進(jìn)行功率因數(shù)測(cè)量？

　　答：其實(shí)使用示波器測(cè)量功率因數(shù)就是測(cè)量電壓與電流之間的相位差即cosφ，同時(shí)泰克TDS5000功率測(cè)試系統(tǒng)也自動(dòng)對(duì)PFC的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量（如：THD,True Power,Apparent Power,Power Factor等）。

　　80． 用泰克示波器的FFT功能可以看到開(kāi)關(guān)電源的輻射的頻率及幅度，但是這里面的幅度的值與認(rèn)證中心的值的概念是一樣嗎？假如不是，怎樣轉(zhuǎn)換？而且，假如在看波形時(shí)選不同的V/DIV，在FFT狀態(tài)下有不同的幅度，是否正常？---我用的型號(hào)是TDS1012。

　　答：使用示波器的FFT功能測(cè)得的幅值只能作為定性的分析，而不能作為定量的分析，因此只具備參考價(jià)值，如果希望對(duì)頻譜幅度進(jìn)行分析可選擇Blackman-Harris窗口，這樣效果會(huì)好一些；當(dāng)轉(zhuǎn)換V/div時(shí)一定會(huì)對(duì)FFT的幅值產(chǎn)生影響，因?yàn)檫@是受到示波器本身的ADC的分辨率限制，所以為了提高測(cè)量精度，一般會(huì)選擇將波形盡可能占滿整個(gè)屏幕（但決不能超出屏幕），也就是選擇較小的V/div檔位。

　　81． 選擇什么型號(hào)的示波器可有效提高設(shè)計(jì)效率？

　　答：示波器發(fā)展到現(xiàn)階段，已把數(shù)據(jù)分析提高到重要的位置。使用示波已不僅僅是在調(diào)試中觀察波形，更重要的是能很好的在設(shè)計(jì)中分析計(jì)算器件參數(shù)，幫助大家優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。選擇什么樣的示波器最適合要結(jié)合您所要觀察分析的信號(hào)決定。

　　82． 如何用示波器測(cè)試視頻參數(shù)（包括視頻輸出電平、水平清晰度、亮度幅頻響應(yīng)、色度幅頻響應(yīng)、亮度信噪比、色度信噪比、亮度非線形失真等等視頻參數(shù)）？

　　答：泰克TDS3000B系列示波器加上TDS3VID或TDS3SDI以及TDS5000系列示波器均提供強(qiáng)大的視頻測(cè)量功能，甚至包括模擬HDTV功能，以及內(nèi)置矢量示波器能力，幫助你去分析各種視頻參數(shù)。

　　83． 在高頻端，如何判斷示波器探頭本身的阻抗對(duì)信號(hào)的影響？

　　答：示波器的探頭都有特定的指標(biāo)，可以參照探頭的等效阻抗－頻率圖確定探頭在頻率點(diǎn)的等效阻抗。關(guān)于探頭，泰克有專門的文章叫做《探頭ABC》。

　　84． 為什么用泰克示波器測(cè)試30MHz時(shí)鐘的波形振鈴要比安杰侖的大的多（示波器探頭是250MHz的）？

　　答：測(cè)量狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，只需采用示波器的自動(dòng)觸發(fā)方式，將電壓和電流的波形設(shè)置為比較理想的顯示方式。如果使用TDS5000，還可調(diào)節(jié)resolution旋鈕將采樣率調(diào)至合適檔位（一般為信號(hào)頻率的10倍左右）。然后利用PWR2軟件對(duì)被測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。對(duì)于MOSFET我們選擇Vds和Ids作為被測(cè)信號(hào)IGBT選擇Vce和Ice作為被測(cè)信號(hào)。

　　當(dāng)用數(shù)字示波器測(cè)試開(kāi)關(guān)電源時(shí), 可否預(yù)先設(shè)置限制參數(shù)(如測(cè)試時(shí)間,每次采樣數(shù))如何用泰克示波器實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電源狀態(tài)變換的測(cè)試。 連接方式（可舉例），示波器按鍵的設(shè)置，必要的注意事項(xiàng)。

　　85． 在設(shè)計(jì)軟開(kāi)關(guān)PWM變換器時(shí)（如PWM半橋開(kāi)關(guān)變換器），怎樣用示波器觀察MOSFET Vt/It 軌跡？

　　答：首先示波器要有通道間的時(shí)延校正功能，這樣進(jìn)行相關(guān)數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)才能保證基本的準(zhǔn)確性。使用高壓差分電壓探頭及電流探頭測(cè)量。TEK推出的功率測(cè)試方案中就可以動(dòng)態(tài)的觀察MOSFET的整個(gè)工作過(guò)程。

　　86． 輸出電容和輸出電感的選擇應(yīng)該根據(jù)負(fù)載的供電需求確定，那對(duì)于L和C值都應(yīng)該按照datasheet上的確定的公式套用嗎？如果按照公式推算出來(lái)的值在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了問(wèn)題，那么我們應(yīng)該根據(jù)什么來(lái)更換呢？

　　答：不同拓樸的輸出扼流圈及輸出濾波電容的計(jì)算公式是不同的，應(yīng)該按自己所選的電路結(jié)構(gòu)選擇合適的計(jì)算公式。輸出電容的大小主要由輸出紋波電壓要抑制為幾毫伏決定。這就要計(jì)算出ESR,然后可按廠家提供的DATASHEET選擇。但選電容時(shí)還要考慮負(fù)載的變化、電流變化范圍、輸出電感感量等等，因?yàn)樗鼈儠?huì)使電容特性改變。

　　87． 目前，HID疝氣燈已經(jīng)廣泛用在一些高檔轎車大燈上，但在HID燈安定器的高壓電路設(shè)計(jì)中，發(fā)現(xiàn)由于高壓回收速度不夠快，造成有時(shí)點(diǎn)燈不暢。如何解決？

　　答：HID疝氣燈一般都有一個(gè)二次擊穿的過(guò)程，然后大燈趨于穩(wěn)定的工作狀態(tài)；首先要對(duì)二次擊穿進(jìn)行有效的控制方可保證其穩(wěn)定工作，量測(cè)二次擊穿只需使用TDS5000的長(zhǎng)記錄長(zhǎng)度，進(jìn)行單次觸發(fā)捕獲其波形，然后分別測(cè)量一次擊穿和二次擊穿的峰值電壓以及其脈沖寬度，再測(cè)量?jī)纱螕舸┟}沖間的時(shí)間即可，根據(jù)實(shí)際狀況看看以上參數(shù)是否滿足設(shè)計(jì)要求。

　　88． 如果使用探頭和虛擬儀器，可以在PC機(jī)上顯示出波形。同時(shí)，各種各樣的計(jì)算都可以輕松實(shí)現(xiàn)。TEK5000系列和虛擬儀器有何本質(zhì)區(qū)別？

　　答：DS5000雖然是一臺(tái)基于Windows 2000的示波器，但實(shí)際上它是分成兩個(gè)重要部分的，首先他具有一個(gè)真正意義上的示波器采集和處理的部分，這部分的數(shù)據(jù)處理是通過(guò)示波器本身的一個(gè)專業(yè)處理器進(jìn)行的，而Windows2000的計(jì)算機(jī)平臺(tái)只是對(duì)示波器采集下來(lái)的數(shù)據(jù)（內(nèi)部通過(guò)PCI總線通訊）進(jìn)行一些后臺(tái)分析計(jì)算處理，這部分與示波器本身的顯示并無(wú)聯(lián)系。

　　而所謂的虛擬儀器（大多為PC插卡式的），它通過(guò)一個(gè)數(shù)據(jù)采集卡（一般速度很慢）將外界的信號(hào)采入計(jì)算機(jī)內(nèi)部，通過(guò)計(jì)算機(jī)自身的CPU對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，它是一種廉價(jià)的解決方案，它的致命弱點(diǎn)是沒(méi)有任何溯源性（它受計(jì)算機(jī)主機(jī)的影響太大，不同主機(jī)導(dǎo)致的測(cè)試結(jié)果有較大的誤差），我們知道測(cè)試儀器的一致性是決定測(cè)試結(jié)果成敗的關(guān)鍵。

　　89． 如何減小DC-DC變壓器的熱損，在設(shè)計(jì)變壓器時(shí)應(yīng)注意那些問(wèn)題？對(duì)變壓器的外圍電路有何

答：應(yīng)遵循磁通復(fù)位的原則。設(shè)計(jì)變壓器無(wú)非要選擇磁芯規(guī)格及尺寸、計(jì)算占空比、磁感應(yīng)增量、原,副邊的匝數(shù)。在實(shí)驗(yàn)中校對(duì)最壞情況下的磁飽和的情況。

　　90． 在開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)中常會(huì)遇到的棘手問(wèn)題是效率問(wèn)題。而整機(jī)的效率很大程度上取決與開(kāi)關(guān)管的損耗，在我們的電路和器件選定后，開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)波形測(cè)量很重要，可以根據(jù)它的數(shù)據(jù)來(lái)判斷和改善開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)。那么在利用示波器進(jìn)行這項(xiàng)測(cè)試時(shí)應(yīng)該如何正確操作和注意哪些問(wèn)題呢？

　　答：開(kāi)關(guān)電源中有兩大主題：提高效率和提高可靠性。效率就要測(cè)損耗，損耗主要集中在開(kāi)關(guān)管和磁性元件上，為此我們應(yīng)該通過(guò)示波器測(cè)量開(kāi)通損耗、截止損耗、導(dǎo)通損耗，同樣的對(duì)變壓器和電感能測(cè)量其磁芯損耗和動(dòng)態(tài)電感。

　　91． 在實(shí)際工作中，需要對(duì)開(kāi)關(guān)振蕩信號(hào)，視頻信號(hào)等進(jìn)行測(cè)試和分析，該如何進(jìn)行？

　　答：TEK的TDS5000系列示波器能很輕松的對(duì)這兩類信號(hào)進(jìn)行測(cè)量分析。

　　對(duì)于開(kāi)關(guān)電源你所說(shuō)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，我們的TDSPWR2提供了四種分析：占空比趨勢(shì)分析，開(kāi)關(guān)頻率趨勢(shì)分析。

　　寬度及周期趨勢(shì)分析：TDS5000示波器更具有豐富的視頻觸發(fā)，能應(yīng)用多種制式，能單獨(dú)對(duì)場(chǎng)，并行進(jìn)行觸發(fā)。

　　92． 在反激式開(kāi)關(guān)電源電源用一種變壓器算法，總是需要再進(jìn)行好多次的調(diào)整。反激式開(kāi)關(guān)電源有沒(méi)有一種比較通用的變壓器參數(shù)計(jì)算方法？

　　答：變壓器的設(shè)計(jì)雖然通過(guò)理論計(jì)算，但因?yàn)榇判荆@制方法等的差異性，仍需要多次試驗(yàn)調(diào)整。一般是先計(jì)算原邊電感，根據(jù)輸出功率來(lái)選磁芯材料與骨架尺寸，然后根據(jù)手冊(cè)確定一些如磁芯截面積等參數(shù)等。單端設(shè)計(jì)變壓器就是要讓磁芯的磁通復(fù)位。

　　93． 使用TDS3032B和THS710示波器，怎樣將一次性隨機(jī)出現(xiàn)的信號(hào)完整地捕捉并存儲(chǔ)下來(lái)，然后重顯分析？

　　答：如果測(cè)的所謂隨機(jī)信號(hào)為一個(gè)單次信號(hào)，那么只要設(shè)置與該信號(hào)相匹配的垂直和水平刻度，調(diào)整好觸發(fā)電平，使用單次觸發(fā)等待信號(hào)出現(xiàn)即可，然后利用SAVE/RECALL將它存入ref里即可隨時(shí)調(diào)出；若是該信號(hào)為重復(fù)信號(hào)中出現(xiàn)的某種異常，則可先Autoset，然后將

　　獲取模式設(shè)為快速500點(diǎn)顯示，調(diào)整余輝至無(wú)限即可。

　　94． 開(kāi)關(guān)電源在低溫下啟動(dòng)（如：－20℃以下）有什么特殊的要求？

　　答：關(guān)鍵是器件選擇的溫度范圍。比如電容、MOSFET、二極管等等。

　　95． 開(kāi)關(guān)電源總會(huì)有電磁輻射，同時(shí)越有可能受到其他電器設(shè)備的干擾。怎樣做才能達(dá)到期即不受其他電器的干擾，又有效地方志器向外輻射呢？

　　答：開(kāi)關(guān)電源因工作在高電壓大電流的開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，其引起的電磁兼容性問(wèn)題是相當(dāng)復(fù)雜的。從整機(jī)的電磁兼容性講，主要有共阻抗耦合、線間耦合、電場(chǎng)耦合、磁場(chǎng)耦合和電磁波耦合幾種。電磁兼容產(chǎn)生的三個(gè)要素為：干擾源、傳播途徑及受干擾體。共阻抗耦合主要是干擾源與受干擾體在電氣上存在共同阻抗，通過(guò)該阻抗使干擾信號(hào)進(jìn)入受干擾對(duì)象。線間耦合主要是產(chǎn)生干擾電壓及干擾電流的導(dǎo)線或PCB線，因并行布線而產(chǎn)生的相互耦合。電場(chǎng)耦合主要是由于電位差的存在，產(chǎn)生的感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)受干擾體產(chǎn)生的耦合。

　　磁場(chǎng)耦合主要是大電流的脈沖電源線附近產(chǎn)生的低頻磁場(chǎng)對(duì)干擾對(duì)象產(chǎn)生的耦合。而電磁波耦合，主要是由于脈動(dòng)的電壓或電流產(chǎn)生的高頻電磁波，通過(guò)空間向外輻射，對(duì)相應(yīng)的受干擾體產(chǎn)生的耦合。實(shí)際上，每一種耦合方式是不能嚴(yán)格區(qū)分的，只是側(cè)重點(diǎn)不同而已。從電磁兼容性的三要素講，要解決開(kāi)關(guān)電源的電磁兼容性，可從三個(gè)方面入手。

　　1）減小干擾源產(chǎn)生的干擾信號(hào)；

　　2）切斷干擾信號(hào)的傳播途徑；

　　3）增強(qiáng)受干擾體的抗干擾能力。

　　在解決開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的電磁兼容性時(shí)，可以綜合運(yùn)用上述三個(gè)方法，

　　以成本效益比及實(shí)施的難易性為前提。對(duì)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生的對(duì)外干擾，如電源線諧波電流、電源線傳導(dǎo)干擾、電磁場(chǎng)輻射干擾等，只能用減小干擾源的方法來(lái)解決。

　　一方面，可以增強(qiáng)輸入輸出濾波電路的設(shè)計(jì)，改善有源功率因數(shù)校正（APFC）電路的性能減少開(kāi)關(guān)管及整流續(xù)流二極管的電壓電流變化率，采用各種軟開(kāi)關(guān)電路拓?fù)浼翱刂品绞降取?p style="word-break: normal; border-width: 0px; padding: 0px; margin: 10px; ">　　另一方面，加強(qiáng)機(jī)殼的屏蔽效果，改善機(jī)殼的縫隙泄漏，并進(jìn)行良好的接地處理。而對(duì)外部的抗干擾能力，如浪涌、雷擊應(yīng)優(yōu)化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力。通常，對(duì)1.2/50μs開(kāi)路電壓及8/20μs短路電流的組合雷擊波形，因能量較小，可采用氧化鋅壓敏電阻與氣體放電管等的組合方法來(lái)解決。

　　減小開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部干擾，實(shí)現(xiàn)其自身的電磁兼容性，提高開(kāi)關(guān)電源的穩(wěn)定性及可靠性，應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手：

　　注意數(shù)字電路與模擬電路PCB布線的正確區(qū)分、數(shù)字電路與模擬電路電源的正確去耦；

　　注意數(shù)字電路與模擬電路單點(diǎn)接地、大電流電路與小電流特別是電流電壓取樣電路的單點(diǎn)接地以減小共阻干擾、減小地環(huán)的影響；

　　布線時(shí)注意相鄰線間的間距及信號(hào)性質(zhì)，避免產(chǎn)生串?dāng)_；減小地線阻抗；減小高壓大電流線路特別是變壓器原邊與開(kāi)關(guān)管、電源濾波電容電路所包圍的面積；

　　減小輸出整流電路及續(xù)流二極管電路與直流濾波電路所包圍的面積；減小變壓器的漏電感、濾波電感的分布電容；采用諧振頻率高的濾波電容器等。

　　TEK推出的功率測(cè)試方案就可以對(duì)電流諧波按EN61000-3-2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)先一致性測(cè)試，

　　96． SOA測(cè)試是通過(guò)什么數(shù)據(jù)得到的，可以通過(guò)示波器的什么測(cè)量方法得到該數(shù)據(jù)？

　　答：SOA就是安全工作區(qū)域測(cè)量，它是用來(lái)判斷功率器件的可靠性的,當(dāng)出現(xiàn)短路或啟動(dòng)加電等時(shí)，超過(guò)安全工作區(qū)域的可能是僅有的幾個(gè)周期，而且這也是不易被察覺(jué)的，但器件受到的影響不至于損壞,但對(duì)器件來(lái)說(shuō)也是一種積累，器件的裕量可能不夠了。

　　97． 用示波器如何測(cè)試抖動(dòng)分量？

　　答：確定性抖動(dòng)可以用示波器測(cè)量出來(lái)，在示波器上可以讀出上升/下降沿的時(shí)間寬度，根據(jù)信號(hào)周期可以換算成UIp-p即是抖動(dòng)的峰值幅度，如下圖。更詳細(xì)的內(nèi)容可以參考示波器廠家如泰克的相關(guān)資料。

　　98． 如何區(qū)分模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬？

　　答：帶寬是示波器最重要的指標(biāo)之一。模擬示波器的帶寬是一個(gè)固定的值，而數(shù)字示波器的帶寬有模擬帶寬和數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬兩種。數(shù)字示波器對(duì)重復(fù)信號(hào)采用順序采樣或隨機(jī)采樣技術(shù)所能達(dá)到的最高帶寬為示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬與最高數(shù)字化頻率和波形重建技術(shù)因子K相關(guān)（數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬=最高數(shù)字化速率/K），一般并不作為一項(xiàng)指標(biāo)直接給出。從兩種帶寬的定義可以看出，模擬帶寬只適合重復(fù)周期信號(hào)的測(cè)量，而數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬則同時(shí)適合重復(fù)信號(hào)和單次信號(hào)的測(cè)量。廠家聲稱示波器的帶寬能達(dá)到多少兆，實(shí)際上指的是模擬帶寬，數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬是要低于這個(gè)值的。例如說(shuō)TEK公司的TES520B的帶寬為500MHz，實(shí)際上是指其模擬帶寬為500MHz，而最高數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬只能達(dá)到400MHz遠(yuǎn)低于模擬帶寬。所以在測(cè)量單次信號(hào)時(shí)，一定要參考數(shù)字示波器的數(shù)字實(shí)時(shí)帶寬，否則會(huì)給測(cè)量帶來(lái)意想不到的誤差。

　　99． 示波器是否可作為數(shù)字化儀使用？

　　答：最快的示波器和數(shù)字化儀通常都采用并行的閃速轉(zhuǎn)換器和8位的分辨率。8位或256級(jí)數(shù)字化足夠表達(dá)一個(gè)比較平滑和容易了解的波形顯示。因此，為何不用數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)作為數(shù)字化儀，特別對(duì)于高速信號(hào)，兩種儀器都難以獲得8位以上的分辨率。

　　事實(shí)上，這樣做的結(jié)果是滿意的，但是也有例外。示波器是非連續(xù)采集儀器而數(shù)字化儀可以不是那樣。示波器捕獲信號(hào)后再捕獲更多信號(hào)之前要有地方放置數(shù)據(jù)，除非采用類似電視幀速率的連續(xù)波形采集把數(shù)據(jù)存人像素映像。這樣的采集和等效顯示率很高，但數(shù)據(jù)格式使進(jìn)一步的外部分析數(shù)據(jù)量非常巨大。

　　除上述特殊處理外，示波器只能以很低速度連續(xù)采集和顯示信號(hào)。數(shù)字化儀可獲得連續(xù)的100MS/s或更高的吞吐率，只受存儲(chǔ)器總線速度的限制。例如一種PCI總線的數(shù)字化插卡，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到100MB/s，PCI總線可工作至66MS/s（132MB/s）。

　　示波器的吞吐率受較慢、低的I/O能力的數(shù)據(jù)處理速度的限制。速度較慢的數(shù)字化儀和數(shù)據(jù)記錄器可將數(shù)據(jù)直接寫人硬盤，存檔幾GB的數(shù)據(jù)，而示波器一般最高只有16MB。如果從另一方面看數(shù)據(jù)傳輸率，許多應(yīng)用只需要捕捉偶發(fā)性數(shù)據(jù)，但這些突發(fā)信號(hào)可能很接近。這時(shí)快速地傳輸數(shù)據(jù)記錄就十分重要，這類信號(hào)有高重復(fù)脈沖頻率（PRF）的掃描雷達(dá)、時(shí)間分辨的超聲聲納、飛行時(shí)間的質(zhì)譜儀、以及核子計(jì)數(shù)等應(yīng)用。

　　100． 什么是組合示波器？

　　答：組合示波器是一種把模擬示波器和數(shù)字存儲(chǔ)示波器(DSO)兩者的能力和優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起的示波器。當(dāng)組合示波器被設(shè)置成DSO時(shí)，用戶可以用它來(lái)