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2018.10.22
示波器能测量哪些项目(示波器基础2)

作者:博宇科技


在设计新的数字电路时,通常会面对许多新问题,如争用条件、瞬态信号、信号畸变等等。考虑市场机遇和资本消耗的成本,要求产品开发周期要短、要快,工程师们必须迅速准确地完成调试。以下为示波器应用的示例。


一、用示波器测量三相系统


检验工用电源系统性能是否正确,需要测量设备输入侧和输出侧的三相电压和电流,双通道示波器很难解决这儿问题,怎么办呢?

TPS2000系列提供了四通道输入和一个隔离外部触发输入,可以同时测量全部三个相位,查看控制信号,加快测量任务完成。

测量三相电流或电压操作方法:

1. 按下 AUTOSET。

2. 根据需要,调节 amps-per-div 每格安培(或volts-per-div 每格伏特)和 time-per-div 每格时间。

3. 根据需要确定轨迹在屏幕上的位置。


二、捕获难检毛刺和异常波形

遇到难检毛刺和随机异常事件导致的电路故障,怎么解决呢?
TPS2000 系列示波器会在所有通道上同时采样,它的高级触发(如脉宽)、采集模式(如峰值检测)、可调节的余辉时间,一遍就能捕获快速变化的信号。

(一)使用脉宽触发:

1. 按前面板上的 TRIGGER MENU 按钮。

2. 按侧面菜单中的 Type 按钮,选择 Pulse。

3. 根据需要,选择其它变量,包括逻辑状态、宽度和极性。
(二)使用峰值检测模式:
1. 按下前面板上的 ACQUIRE 按钮。
2. 按下侧面菜单中的 Peak Detect 按钮。
(三)使用用户可调节的余辉:
1. 按下前面板上的 DISPLAY 按钮。

2. 按下侧面菜单中的 Persist 按钮,选择想要的余辉值。













三、测量控制单元对电源系统的影响


工用电源设计人员必须检验系统控制单元对整体系统性能的影响。为执行这一检验,需要同时观察控制系统和三相电流。TPS2000可以在三条通道上同时测量全部三个相位,在第四条通道上查看控制信号。
测量电源系统上的控制影响:
1. 检查探头。重要提示:三相测量使用的探头可以不同于控制测量使用的探头,因此一定要正确地单独设置每条通道的探头衰减。
2. 按下前面板上的 AUTOSET 按钮。
3. 调节控制信号上的每格伏特。
4. 根据需要,调节所有信号的垂直位置。



四、检查信号完整性
非预计的电气事件会直接影响电路在实际环境中的工作状况。示波器可以测量过冲、振铃、地电平弹跳、串扰及其它信号完整性问题来找出这些事件。

这里用到的是光标和自动测量功能。

使用光标进行信号完整性测量:
1. 按下前面板上的 CURSOR 按钮。
2. 按下侧面菜单中的 Type 按钮,选择 Time 或Amplitude。
3. 使用(没有标签的)多功能旋钮,根据需要放置一个光标。
4. 按下侧面菜单中的 Cursor 2 按钮。
5. 使用多功能旋钮,根据需要放置另一个光标。
6. 在侧面菜单上查看测量数据(光标间或绝对值)。

∆ 读数表示光标位置之差。∆t 表示时间差。1/∆t 表示频率差。∆V 表示电压差。


五、查找非预计的电路噪声


例如,开关电源可能会产生奇怪顺序的谐波,这会进入电网,劣化设计。
为检查噪声,开发人员可以使用数学运算功能,如快速傅立叶变换(FFT)功能。FFT功能把信号分成多个成分频率,示波器使用这些成分频率,显示信号的频域图,如系统时钟、振荡器、读 / 写闸门、显示信号或开关电源。
创建和运行 FFT 测量:
1. 按下 MATH MENU 按钮,显示 Math Menu。
2. 按下侧面菜单中的 Operation 按钮,直到出现FFT。
3. 按下侧面菜单中的Source按钮、Window按钮和 FFT Zoom 按钮,选择所需的选项。
更多FFT功能及使用,按下前面板上的HELP 按钮可以查看学习。











六、查看瞬时功率波形

瞬时功率波形是瞬时电压与电流之积。测量瞬时功率波形,帮助检定大楼电源系统。电源系统设计人员测量瞬时功率波形,帮助检定开关电源。

TPS2000 系列的数学乘法功能可以迅速计算和显示瞬时功率波形。

创建瞬时功率波形:1. 把电压源放在 CH1 上,把电流源放在 CH2 上。2. 按下 MATH MENU 按钮,显示 Math Menu。

3. 按下侧面菜单中的Operation按钮,直到出现乘号(X)。4. 选择侧面菜单Sources按钮,按下相应的按钮,直到选择想要的设置。

5. 选择侧面菜单 Position 按钮和 Vertical Scale 按钮,根据需要,使用多功能旋钮进行调节。











七、进行 dv/dt 和 di/dt 光标测量

工用电源设计人员需要测量电压和电流相对于时间的变化速率,也称为进行 dv/dt 和 di/dt 光标测量。速率太高会损坏发动机和其它设备,速率太低会使设备运行效率达不到预期水平。常用示波器先测量上升时间和下降时间,然后由操作人员把测量结果转换成正确的单位。
TPS2000 系列在配备 TPS2PWR1 电源测量和分析软件时,可以使用 dv/dt 和 di/dt 光标进行这些测量。测量结果以正确的 dv/dt 或 di/dt 度量单位自动提供。此外,用户可以把光标放在波形中任意两点上,获得 dv/dt 或di/dt 测量,而不必象上升时间和下降时间测量那样,依赖波形上的预定点。
使用电压探头,获得dv/dt读数,使用电流探头,获得 di/dt 读数,然后进行下述操作:
                                           
1. 插入TPS2PWR1电源分析应用模块,然后开机。
2. 按下前面板上的 CURSOR 按钮。
3. 按下侧面菜单中的 Type 按钮,把想要的光标类型设置成时间。
4. 使用多功能旋钮,确定光标位置。
5. 按下侧面菜单中的 Cursor 2 按钮,选择另一个光标。
6. 使用多功能旋钮,确定第二个光标位置。




八、测量电源设计开关损耗

当前的工用电源设计人员面临的一个越来越大的压力,是改善设计的整体效率,其中一个主要组成部分是设计中使用的电源开关的效率。

在开关从“关闭”状态变成“开启”状态及从“开启”状态变成“关闭”状态时,电源会发生明显的功率损耗。在开关处于“开启”状态或“关闭”状态时,也会发生这种损耗,但损耗比较小。

由于功耗决定着电源系统的整体效率及热量影响,测量开关设备上的功率损耗非常重要。这种测量表明了功率效率。目前很多示波器一直很难直接测量开关损耗。

TPS2000 系列示波器在配备 TPS2PWR1 电源测量和分析软件时,可以准确地测量开关损耗。

测量 IGBT 中的开关损耗:1. 插入 TPS2PWR1 电源应用模块,然后开机。

2. 在 CH1 和 CH2 或 CH3 和 CH4 上增加一只电压探头和一只电流探头。检验探头在每条通道上正确进行设置。

3. 按下前面板上的 APPLICATION 按钮。4. 按下 Switching Loss 侧面菜单按钮,显示Switching Loss 菜单。

5. 设置 Source 和其它所需参数。如需进一步信息,按下前面板上的 HELP 按钮。











九、查看相位关系

相位关系可以帮助电源工程师考察工用三相应用中的电源传输效率。例如,他们可以使用相位关系,考察异相电压是否会导致三相发动机发生过热。通过4通道TPS2014和TPS2024,工程师可以一次高效测量所三个电源之间的相位差(CH1-CH2, CH2-CH3和 CH1-CH3),而不必进行多种设置和多项测量。测量相位关系:1. 插入 TPS2PWR1 电源应用模块,然后开机。2. 在 CH1、CH2 和 CH3 上增加电压探头或电流探头。3. 按下前面板上的 APPLICATION 按钮。4. 按下 Phase Angles 侧面菜单按钮,显示Phase Angles菜单和Phase Angle测量结果。











十、测量功率谐波


测量功率谐波是当前设计人员的一项关键任务。在非线性负载(如调速驱动器、开关电源和荧光灯)吸收非正弦短脉冲的电流时,负载电流中会出现谐波。

这会导致变压器和传导器过热,导致断路器间歇性工作。

TPS2000 系列在配备 TPS2PWR1 电源测量和分析软件时,可以测量直到 50 阶谐波。

测量功率谐波:1. 插入 TPS2PWR1 电源应用模块,然后开机。2. 增加一只电压探头或电流探头。

3. 按下前面板上的 APPLICATION 按钮。4. 按下侧面菜单中的Harmonics按钮,出现Harmonics菜单。

5. 选择要显示的谐波来源和类型。注:TPS2PWR1 软件适用于 40 Hz - 450 Hz 的谐波。

如果想查看频率超出这一范围的信号的谐波,应使用 MATH 菜单中的 FFT 功能。













十一、找到普遍安装项目中的控制异常事件

在大型工用设备安装中确定设备故障成因可能会非常困难,因为设备内部因素和外部因素都可能会影响设备的正常运行。TPS2000系列拥有自动量程功能,允许工程师迅速在测试点之间移动,而不必为每个测试点重新设置示波器,迅速确定故障成因。自动量程功能是一种可以启用或禁用的连续功能。这种功能调节设置值,在信号表现出大的变化或探头移动到不同点上时追踪信号。使用自动量程功能:1. 按下前面板上的 AUTORANGE 按钮。2. 选择侧面板选项。如果要考察的信号应拥有相同的频率,但想查看哪些信号的频率不同,可以使用 Vertical Only设置。如果预计所有信号的垂直幅度相同,要查找变化量,应使用 Horizontal Only 设置。





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