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紋波測(cè)量
點(diǎn)擊次數(shù):2581 更新時(shí)間:2013-09-15

71.開關(guān)電源輸出電壓的紋波是一個(gè)重要的指標(biāo),如何正確使用示波器來測(cè)量這個(gè)指標(biāo)?

答:紋波的定義是附著于直流電平之上的包含周期性與隨機(jī)性成分的雜波信號(hào),英文稱為 PARD (Periodic And Random Deviation)。它的定義是雜波的峰峰值。測(cè)量紋波要注意的事項(xiàng):示波器探頭地線會(huì)帶來很大紋波,應(yīng)該拔掉地線直接使用探頭內(nèi)地線進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)然,的測(cè)量方法是使用50歐姆終端電阻,用BNC電纜直接聯(lián)結(jié)到示波器,這里應(yīng)該注意該50歐姆電阻要考慮功耗,可能要大功率電阻。相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求,比如是否要分出周期性工頻紋波和開關(guān)紋波,高頻噪聲等。再比如,測(cè)量頻率是否要限制在20MHz以下。

72.測(cè)紋波時(shí)有很大一部分是50赫茲的周期性尖脈沖,負(fù)載電流越大,脈沖幅度越大,有哪些具體的解決辦法?

答:在泰克功率測(cè)量系統(tǒng)中,當(dāng)進(jìn)行紋波測(cè)量時(shí),我們可以選擇工頻紋波測(cè)試或開關(guān)紋波測(cè)試,這樣就可自動(dòng)濾掉不相關(guān)頻率的紋波,比如:選擇測(cè)試200KHz的紋波,那么示波器將會(huì)自動(dòng)對(duì)其他頻率成分進(jìn)行濾波。

73.測(cè)量紋波時(shí)怎樣去除在紋波上的噪聲,比如工頻噪聲?

答:紋波上的噪聲可通過TDS5000示波器在捕獲模式中的高分辯率捕獲模式就可以去除這些隨機(jī)的噪聲。紋波分兩種一種是工頻的,100HZ,一種是開關(guān)紋波。TEK推出的TDSPWR2就能把這兩種紋波分離后分別測(cè)量得出結(jié)果。

74.測(cè)試開關(guān)電源的紋波與噪音時(shí),是否要在專門的實(shí)驗(yàn)室里才可以?

答:當(dāng)然如果有專門的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行紋波測(cè)量是的。在不具備這個(gè)條件的時(shí)候應(yīng)當(dāng)注意的問題有:

①    示波器應(yīng)該有良好的接地;

②    如果測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)有帶寬限制的要求,應(yīng)該打開TDS430A中的20MHz帶寬限制;

③    使用示波器的交流耦合;

④    使用BNC電纜,并用TDS430A的50歐姆輸入阻抗檔進(jìn)行測(cè)量(這時(shí)可能需要50歐姆的大功率負(fù)載,BNC適配器或者制作測(cè)試夾具)

為提高測(cè)量精度,不應(yīng)該使用示波器的探頭,示波器探頭的地線會(huì)引入比較大的噪聲。

75.如何使用示波器測(cè)量一些低紋波電源的輸出紋波值?比如測(cè)量1.8V的輸出紋波,一般都標(biāo)稱輸出紋波小于20mV,如何用示波器來驗(yàn)證?而普通示波器即使直接探頭接探頭地夾的噪聲就有二三十毫伏了。

答:這個(gè)的問題很有代表性。要用到高共模抑制比的電壓差分探頭,它能工作在高噪聲環(huán)境中。

76.怎樣用數(shù)字示波器查看和讀出所顯示的波形的周期?

答:所有的數(shù)字示波器都支持波形周期測(cè)量,從提高測(cè)試精度的角度出發(fā),如果使用的是5462x/5464x (54645除外),可在其測(cè)量參數(shù)中選擇Counter,其內(nèi)嵌硬件頻率計(jì)數(shù)器會(huì)被啟動(dòng)進(jìn)行的頻率測(cè)量(5 digit),若使用的是其他型號(hào)示波器,盡量讓示波器屏幕顯示一個(gè)周期的信號(hào),幅值盡量滿刻度,這時(shí)測(cè)量精度一般較好,可以用示波器的自動(dòng)測(cè)量功能,也可用光標(biāo)手動(dòng)測(cè)量。

77.在開發(fā)當(dāng)中碰到一個(gè)問題,在樣板機(jī)上加改功能,檢測(cè)樣板的聲頻,數(shù)據(jù)輸出,觸發(fā)信號(hào)等等,檢測(cè)的結(jié)果跟設(shè)計(jì)的結(jié)果差不多一樣,為什么樣板聲音清晰,顯示準(zhǔn)確,而成品的聲音有時(shí)候是可以接受,但是有時(shí)候不行?

答:實(shí)際被測(cè)對(duì)象的聲音有時(shí)可以接受,有時(shí)不行,但示波器上的波形顯示看不出什么問題,或示波器顯示數(shù)據(jù)和被測(cè)對(duì)象上的數(shù)據(jù)相差很遠(yuǎn)。往往是示波器和您的被測(cè)對(duì)象沒有同步造成的??蓢L試下面的方法:

聲音信號(hào)通常為低速信號(hào),可讓示波器工作在滾動(dòng)方式下,觀察信號(hào)出現(xiàn)問題時(shí),手動(dòng)停止波形采集,并進(jìn)行分析。

在時(shí)域中觀察聲音信號(hào)往往不太全面,安捷倫的動(dòng)態(tài)信號(hào)分析儀在很多時(shí)候是更好的選擇,但若沒有該儀器,可結(jié)合示波器的FFT功能從頻域觀察。

嘗試用示波器的觸發(fā)功能,若手邊有混合信號(hào)示波器(54xxxD),可結(jié)合其邏輯通道定義觸發(fā)條件(如類似邏輯分析儀的狀態(tài)觸發(fā),順序觸發(fā))。

78.如何tds3012示波器進(jìn)行時(shí)鐘抖動(dòng)測(cè)試?

答:在泰克的開放平臺(tái)示波器中(比如TDS7000,TDS5000)有專門的抖動(dòng)測(cè)量軟件,可以進(jìn)行全面的抖動(dòng)測(cè)量(比如Rj,Dj等)。在TDS3012中只能通過無限余輝對(duì)信號(hào)進(jìn)行比較長時(shí)間的累計(jì)測(cè)量。另外,一般頻率比較高的時(shí)鐘才需要測(cè)量抖動(dòng)。一般示波器測(cè)量信號(hào)的原則是:示波器的帶寬應(yīng)該是信號(hào)zui高頻率的5倍,如果上升時(shí)間比較快的方波可能需要示波器帶寬是信號(hào)頻率的10倍甚至更高。所以建議采用更高帶寬,開發(fā)平臺(tái)的示波器。

79.在AC/DC開關(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)軟開關(guān)PWM變換器時(shí)(如PWM半橋開關(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的值在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)了問題,那么我們應(yīng)該根據(jù)什么來更換呢?

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的長記錄長度,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)量兩次擊穿脈沖間的時(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)示波器采集下來的數(shù)據(jù)(內(nèi)部通過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。

而所謂的虛擬儀器(大多為PC插卡式的),它通過一個(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)注意那些問題?對(duì)變壓器的外圍電路有何要求?

答:應(yīng)遵循磁通復(fù)位的原則。設(shè)計(jì)變壓器無非要選擇磁芯規(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)zui壞情況下的磁飽和的情況。

90.在開關(guān)電源的設(shè)計(jì)中常會(huì)遇到的棘手問題是效率問題。而整機(jī)的效率很大程度上取決與開關(guān)管的損耗,在我們的電路和器件選定后,開關(guān)管的開關(guān)波形測(cè)量很重要,可以根據(jù)它的數(shù)據(jù)來判斷和改善開關(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題呢?

答:開關(guān)電源中有兩大主題:提率和提高可靠性。效率就要測(cè)損耗,損耗主要集中在開關(guān)管和磁性元件上,為此我們應(yīng)該通過示波器測(cè)量開通損耗、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。

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