便携式示波器的基础知识:第4部分，捕捉和分析波形

这个五部分系列的第4部分描述了用便携式示波器捕获和分析波形，回答了一个关键问题，“我如何知道一个波形是好是坏?”

您可以查看本系列的第3部分，触发和隔离．你也可以查看完整的网络研讨会在福禄克培训中心播放音频和动画。雷竞技app

用范围计捕获波形

使用正确的范围，您可以消除大量的按钮按和旋钮拧，并捕获一个未知的波形在短短几个步骤。

使用Fluke雷竞技app ScopeMeter，遵循以下简单的步骤来获得一个良好的起点:

1. 遵守所有安全规定。了解您的测试工具操作和规格。
2. 从已知的良好作用域设置开始，将作用域重置为已知的默认状态。
3. 将返回导线连接到适当的参考点，然后将探针尖端连接到感兴趣的测试点
4. 使用连接和视图™触发即时，稳定的显示。

当你有一个稳定的显示时，你就有了一个好的起点，你可以微调设置，以最好地捕捉或分析波形的特定部分。

微调示波器上的显示:

1. 首先微调垂直(“Y轴”)灵敏度和位置。调整信号振幅，使波形在高度上大于4个垂直分区。
2. 调整时间水平(“X轴”或“时间基准”)设置，以获得最佳分辨率或波形显示时间跨度。自动测量要求至少3个周期在屏幕上可见。

   

3. 对于复杂的信号，有时必须调整触发电平或触发模式。为此，将触发电平增加到刚好高于波形峰值(刚好高于失去触发的点)，然后慢慢降低触发电平，直到获得稳定的波形显示。您还可以将触发电平移动到波形中的唯一位置，以获得稳定的显示。

波形分析

在我们开始分析波形之前，必须指出的是，诊断波形的根本原因超出了本培训的范围，因为每个电气和电子系统都是独特的，每个系统都将提出非常不同的问题供您诊断。尽管如此，拥有正确的测试工具和正确的故障排除技术和技能会使任务变得更容易。

为了精通分析波形轨迹，我们必须训练我们的眼睛始终观察波形的四个特征:

1. 振幅(沿纵轴看)
2. 时间(沿着横轴看)
3. 波形形状，以及波形形状的失真
4. 波形干扰，特别是来自外部的干扰

训练你的眼睛在垂直轴上上下扫描，然后在波形时间跨度上水平来回扫描，然后寻找波形形状模式和问题，随时注意任何外部干扰。

最好的方法是在系统处于良好工作状态时，制定一个严格的过程来捕捉和记录波形。将这些测试、条件、波形屏幕捕获或测量结果存档，以便将来参考和比较。

捕获并记录成功安装、修复甚至升级之前和之后的波形。记录好波形和坏波形可以为您将来可能遇到的问题提供线索。如果你没有历史记录，你可以去一个工作正常的类似系统，比较好系统和坏系统之间的波形，寻找任何差异。

下一步是分析电路，了解系统中关键组件的影响或行为。

• 首先检查电源电路的状况，包括交流和直流。
• 接下来，检查基本的系统级输入、输出和反馈回路，寻找方法将搜索范围缩小到系统、电路区域甚至组件中的本地设备。
• 查看系统或电路路径之前和之后的设备或电路(即从感兴趣的区域“上游”和“下游”的电路)，试图将问题隔离到一个特定的区域或设备。

提示、技巧和技巧

使用以下波形分析技术、提示和技巧来发现潜在的问题区域。

垂直轴

扫描波形的纵轴可分为以下几个方面:

1. 使用内置的自动测量或游标测量波形上特定点的特征来测量关键信号振幅特征。
2. “缩小”通过增加范围时间基准(水平轴)设置，寻找振幅从一个周期到下一个周期或跨越多个周期的一致性。
3. 通过减少时间基准设置来“放大”，并查看上升和下降边缘过渡，寻找任何异常情况。增加时间基准设置会增加采样率，从而提高分辨率，可能会发现隐藏的问题。
4. 观察整体波形轨迹的稳定性，因为任何垂直波动都可能表明不正确的接地或共模信号正在影响整体波形。

水平轴

扫描波形的横轴可以分为以下几个方面:

1. 使用内置的自动测量或水平游标测量关键时间特性

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

   

2. 增加时间基准设置，从波形“缩小”，寻找波形周期从一个周期到下一个周期的任何不一致。不同的逻辑脉冲可能表明逻辑电路定时问题。
3. 通过减小时间基准设置来缩小波形，寻找任何水平或与时间相关的移位。任何信号抖动或相位变化都可能是数字电路的参考时钟或逻辑元件不稳定的指标。

波形

波形有三种不同的类型:

1. 对称的波形形状，如正弦，正方形，三角形等…
2. 复杂波形——通常这些波形来自于电路，其中信号加在一起形成反馈回路中的复杂控制信号，或者来自数字逻辑电路，增加或控制逻辑条件。

   在检查时经常会遇到复杂的波形:

   • 模拟视频
   • 积分/解积分时间控制
   • 阶梯增益控制
   • 模拟反馈回路控制
   • 逻辑数据脉冲或位模式
3. 动态信号是指为了控制某些条件而动态改变关键波形特征的信号。例如，一个信号正在调制另一个传递信息的信号的幅度或频率。今天的电动机采用可变脉冲宽度调制来精确控制电动机，提高其能源效率。

   在检查时经常遇到动态波形:

   • 调制载波，如AM, FM, PSK，相位等
   • 磁共振成像仪
   • 变频驱动器(脉宽调制)
   • 雷达和声纳脉冲(定位传感器)

波形问题

接下来，我们将看看波形特征，以帮助诊断潜在的问题。

我们可以使用关键形状相关的特征来寻找问题区域。例如:

1. 波形对称:如果你沿着中心线垂直和水平“折叠”并切割一个对称的波形，相反的象限是否会完全相同?
2. 波峰和波谷:对于正弦波和三角形波，查看正峰和负峰，以确保没有平顶或其他跃迁像差的证据。对于方形或脉冲波形，检查高电平和低电平是否平坦和“直”。
3. 波形重复:增加时间基准(横轴)跨度，以验证多个时间段的波形是否相同。
4. 波形过渡:检查波形上的过渡点，在三角形波或正弦波的情况下，确保过渡是干净的;对于方波和脉冲波形，这种转变是一个“锋利的”90度边缘。对于方波或脉冲波形，在高或低过渡点的“振铃”(振荡)可能是信号传输路径中由于阻抗变化而发生的反射的指示。
5. 线性或对数变化:减小时间基跨度以检查线性或对数转变。使用显示标线来评估电压水平的变化是否与时间的变化成正比。

波形干扰

波形干扰通常是外部电现象，它们以下列方式之一进入电路，影响信号:

噪声通常是感应电磁干扰，通常来自重型电机或射频发射设备的干扰。任何长度的导体都可以作为天线，接收来自手机、变频电机驱动器或闪电等设备的辐射电磁场。

瞬态或“故障”可能由重型电气负载(如开关设备)的突然变化引起。它们可以由老化的断路器打开或风扇或泵启动而产生。最坏的情况是由于雷击而导致配电系统短路。

静电会积聚在传送带、滑轮和其他旋转机械上。靠近这些旋转设备的电导体可以成为接地的最低电阻路径，释放任何积聚的能量。

信号不稳定检查沿垂直和水平轴的移动。任何接地基准的不稳定或直流偏置的变化都可能是接地回路问题的一个指标。任何水平的、与时间相关的信号抖动或不稳定的相移都可能是数字电路时钟和信号传输路径问题的结果。

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• 便携式示波器的基础知识:第1部分，万用表和示波器
• 便携式示波器的基础知识:第2部分，信号输入和处理
• 便携式示波器的基本知识:第3部分，触发和隔离
• 便携式示波器的基本知识:第5部分，用便携式示波器捕捉间歇性和随机事件