利用示波器辅助设计的几个问题

现今的数字示波器性能越来越高,使用日趋复杂,相应地工程师也需要掌握更多的使用知识和技巧。为此,电子工程专辑网站特邀泰克科技(中国)公司产品经理宋磊和技术支持经理张楷先生担任讨论嘉宾,与工程师就利用示波器辅助设计的问题进行探讨。

两位嘉宾都强调,要让示波器成为工程师设计中的好帮手,先要选择符合自己需求的示波器。宋磊先生指出,数字示波器的选择要考虑多个因素,除了带宽,还要综合考虑取样率、记录长度、波形捕获率、触发能力等指标。此外,使用的简便性和面向应用的能力,均是重要考虑因素。

工程师在设计工作中要用好示波器,掌握基本功能非常重要。宋磊表示:“不同于一些特别的高级功能,示波器的几个部分,如垂直、水平、触发、获取、显示等基本功能和操作,作为电子工程师的基本功,是大家需要理解和掌握的。宋磊建议大家参考《示波器XYZ》、《探头ABC》等示波器基础知识读本,这些读本可从泰克公司免费索阅或者从其网站下载。而在本次专题论坛的具体讨论过程中,众多工程师积极参与,纷纷就一些热点问题请教专家或是在同行之间互相交流,气氛非常热烈,下文列举了其中几个广受关注的问题:

测量特定频率噪声信号需考虑的因素

在特定频率信号测量的问题上,不少工程师存在困惑。一位名为“迷茫者”的网友提问:我们目前在测量离板信号线的传导骚扰时,发现在两个特定频率(一个是659K另一个是1.977K)上有两个很大的噪声信号,初步分析是由于板上的开关电源芯片引起的,但对于如何使用示波器测量这样的噪声信号不是很清楚,请专家指点迷津。对此,张楷指出,示波器可以测试噪声信号,测试噪声信号时有几个考虑因素,如:1)被测信号的幅度是否为小信号,示波器配合探头可以测试μA级的信号；2)被测信号的频率；3)探头的连接方式不当会产生噪声,并影响测试结果。

探头接触MOSFET栅极时MOSFET为何烧坏

在论坛中,有工程师表示,在做无刷电机控制器的时候,用示波器测MOSFET的驱动波形,用探头接触到MOSFET的栅极,结果MOSFET被烧坏,最后经检查,发现不插示波器的地线,就不会烧坏MOSFET,不知是何故？这个问题引起了大家的广泛兴趣。嘉宾宋磊指出,示波器所有通道探头地线和机壳及大地都是连在一起的,而这位工程师测量的2个点都不是地,因此这样测量相当于将测量点接地,所以才会使MOSFET被烧坏。而网友“WOOD”则认为,出现这种情况,估计是无刷电机控制器的信号地与大地之间存在着较大的电位差,可尝试将控制器的信号地接大地；另外,也可能是示波器探头质量差,可换一个试试；此外,可在MOSFET的栅极外引线外加保护二极管。

USB总线上差分信号的测试

如今的数字示波器可以提供更多的功能,如抖动测试、电源测试、以太网测试和USB测试等。USB测试方面,有工程师请教专家:能不能用示波器测量USB总线上的差分信号？对此,张楷指出,USB信号的测试分为两种情况,第一种是需要进行符合USB组织定义USB1.1/2.0总线的物理层测试,而USB物理层一致性测试分为多个测试项目,如信号质量测试、涌入电流测试、接收器灵敏度测试等,以考查USB信号的信号质量,泰克可提供满足要求的示波器。第二种情况是仅观测USB总线上的信号,可以选择合适的差分探头连接到D+,D-,直接进行USB信号的观测。张楷特别提到,USB2.0信号速度比较快,上升时间为几百皮秒,为了保证信号的包真度测试,需要选择大于2GHz的示波器和差分探头进行测试。

本期论坛气氛非常热烈。除了上述问题,其它一些问题也颇受关注。如宋磊结合网友Tomy“测试信号时如何根据测试情况选用有源或无源探头“的问题指出,探头的选用不光要考虑带宽,测量高频信号时还要其它一些因素,如动态范围、负载效应、接地效应、共振效应等；有源探头输入电容较小,某些时候更能反映信号的真实情况,但动态范围较小,而无源探头则动态范围大,且在价格上具备优势。

此外,有关示波器的响应、示波器的采样、决定示波器探头价格的因素、示波器各种触发的应用、数字示波器在模拟电路中的使用等问题的讨论也如火如荼。

如欲了解有关此次专题论坛的更多精彩内容,敬请访问。

作者:周志明