
近日,前瞻产业研究院发布《 横跨数个百亿赛道 国产射频微波领域仪器仪表如何破局 》专题报道:
频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器并称为射频三大件,受益于近年来5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进,中国射频三大件市场规模快速增长,且规模增速快于全球市场。同时,射频三大件持续发挥着“小口径、大带动”的作用,通过自身的技术进步,带动下游5G、半导体、物联网等万亿级市场的进一步发展。
同时,随着中国市场的快速发展,国产替代已经成为大势所趋,如成都玖锦等国内厂商纷纷通过突破技术壁垒、倾力品牌打造、重视市场培育与建设等手段走出一条可持续发展的国产化替代之路。
1、中国射频三大件市场发展现状
——射频三大件(频谱分析仪、矢量网络分析仪、射频信号发生器)概述
频谱分析仪
根据国家标准《GB/T 11461-2013 频谱分析仪通用规范》,频谱分析仪是能够在频域上有效地显示出构成时域信号的各个单独频谱分量(正弦波)的仪器。
频谱分析仪能够以模拟或数字方式显示信号的频域特性,实现信号失真度、调制度、稳定度等参数的测量,在射频领域有“射频万用表”的美称。传统的频谱分析仪基于“扫频式”原理,前端电路是一定带宽内可调谐的接收机,输入信号经变频器变频后由滤波器输出,滤波输出作为垂直分量,频率作为水平分量,在示波器屏幕上绘出坐标图,就是输入信号的频谱图。随着集成电路技术、快速A/D变换技术、频率合成技术、数字信号处理技术、微处理器技术的飞速发展,频谱分析仪无论从功能还是性能都得到了极大的扩展和提升。
现代的高端频谱分析仪采用了快速傅里叶变换技术,这种技术一方面将被测信号分解成分立的频率分量,达到与传统频谱分析仪同样的结果,另一方面将被测信号数字化,使得频谱分析仪具备了矢量信号分析功能和实时频谱分析功能。基于此,当今的频谱分析仪也可称为矢量信号分析仪(或实时频谱分析仪)。
在具体下游应用领域方面,矢量信号分析仪广泛应用于卫星通讯、雷达、频谱监测、半导体、新能源、人工智能、物联网、 汽车 电子、医疗电子、航空航天和国防、电子对抗、教育科研等行业。
矢量网络分析仪
根据行业标准《SJ/T 11433-2012 矢量网络分析仪通用规范》,矢量网络分析仪是一种能完成复传输和复反射S参数测量和分析的仪器,能够对单端口、两端口或多端口网络的S参数进行测量和分析,具有按某种误差模型的要求,进行测量校准、自动修正误差的能力。
矢量网络分析仪结合了频谱分析仪技术、信号发生器技术以及矢量网络分析技术等各项技术,是射频微波领域必备的测试测量仪器,并且是诸多行业专用仪器的基础形态。
矢量网络分析仪会利用自带的信号发生器向被测件发射信号,再通过对折返的信号进行分析,获取待测件的信息属性。
射频信号发生器
射频信号发生器可在各种频率上产生射频信号,具有高光谱纯度、稳定的频率和振幅,不仅可以生成任意波形信号,还可以将任意波形信号上变频成射频微波信号,是无线电设备和射频微波器件研发、制造、维修、检测的必要设备,具体功能包括生成矢量调制信号、电磁兼容、微波信号产生、时钟测试和安规认证等。广泛分布于通讯、半导体、新能源、 汽车 电子、医疗电子、消费电子、航空航天、教育科研等行业。
——射频三大件市场规模稳步增长,中国市场增速快于全球市场增速
随着航空航天、5G商用化、 汽车 智能化、物联网、半导体等行业的快速发展,全球射频三大件产品的市场需求快速增长。结合弗若斯特沙利文、Technavio等机构的统计测算数据,测算2021-2025年全球射频三大件市场规模年复合增长率在57%左右,到2025年全球射频三大件市场规模将达到270亿元左右。
注:市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器;市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
在中国市场方面,受益于5G商用化进程、新基建工程、智能网联 汽车 的快速推进,中国射频三大件市场在近几年快速增长,且市场增速快于全球市场增速。结合Technavio、弗若斯特沙利文、灼识咨询等机构测算数据,测算2021-2025年中国射频三大件市场规模年复合增长率在8%左右,到2025年中国射频三大件市场规模将接近100亿元。
注:市场规模口径包含频谱和网络分析仪、信号发生器;市场规模数据依据2021年人民币与美元平均汇率进行换算。
根据灼识咨询的统计测算数据,在频谱分析仪、网络分析仪和信号发生器这三大产品构成的市场中,频谱分析仪市场占比最大,达到397%,接近40%;信号发生器和矢量网络分析仪市场占比相近,均在30%左右,具体占比分别为305%和298%。
——射频三大件带动下游万亿级市场发展
射频三大件与下游应用领域的发展是相辅相成的,射频三大件本身市场规模虽然相对较小,但射频三大件产品是下游应用领域发展所必须的基础测量设备。
下游5G通信、商业航天、物联网、半导体、毫米波雷达、卫星通信等领域产品和技术的升级与发展需要更高性能的仪器来实现相关指标的测量与测试。射频三大件产品可以对复杂的信号进行频谱测量分析、频谱监测、调制与解调、电路网络分析、电磁兼容测试等,并且能够结合相关软件为下游应用提供全面的测量测试解决方案。因此射频三大件是典型的“小口径,大带动”产品,射频三大件产品技术与性能的提升,将辐射带动下游行业的快速发展。
典型下游应用领域的市场状况方面,物联网领域,根据赛迪统计测算数据,2021年中国物联网市场规模达到263万亿元;5G领域,根据中国信息通信研究院统计测算数据,2021年5G直接带动经济总产出13万亿元;半导体领域,根据美国半导体行业协会(SIA)统计数据,2021年中国半导体行业销售额达到1925亿美元; 汽车 电子领域,根据中国 汽车 工业协会统计测算数据,2021年中国 汽车 电子市场规模达到8894亿元;卫星通信领域,根据赛迪无线电管理研究所统计测算数据,测算2021年中国卫星通信产业市场规模在900亿元左右。
在应用场景方面,射频信号发生器是对无线电信号进行测量的必备工具,在高频率范围的信号中应用尤其广泛;频谱和矢量网络分析仪方面,主要用于研发、生产测试、现场维护和教育教学等,高端产品主要应用在高性能射频器件开发、毫米波通信系统和前沿研究。
从具体的应用领域来看,射频三大件的下游应用行业基本相同,具体包括半导体、消费电子、移动通信、 汽车 电子、自动驾驶、车联网、物联网、国防与航空航天、科研与教育等,其中多个下游应用行业加速发展,有望催化测量仪器需求的高速增长。
2、中国射频三大件市场竞争格局
——产品技术端:国内厂商实现了高端化突破,电科思仪和成都玖锦处于第一梯队
近年来,国内厂商在产品方面实现了高端化突破。成都玖锦、电科思仪等国内高端产品厂商信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz,均可对标国际一线品牌同类仪器指标。
综合来看,在射频三大件方面,国内厂商与国外厂商的技术水平差距已然不大,部分国内厂商具备一定的实力与国外厂商进行横向比较。
在具体企业的产品性能方面,电科思仪在射频三大件产品中均代表了国内厂商的最高水平,其次是成都玖锦,其射频三大件产品性能紧随其后,均接近国内厂商的最高水平。
根据国内企业各产品数据手册以及企业公告等公开资料的整理和分析,对中国射频三大件市场相关企业进行了技术层面的竞争格局划分。电科思仪和成都玖锦处于产品性能的第一梯队,鼎阳 科技 、普源精电、创远仪器、优利德等企业位于产品性能的第二梯队。
——市场布局端:国内厂商紧抓窗口机遇期,基本实现了高中低端市场的全面覆盖
市场端方面,新冠疫情带来的全球产业链重构为国内厂商带来了窗口机遇期,国内厂商例如普源精电、鼎阳 科技 、优利德等,纷纷通过IPO募集资金,以期抓住机会窗口,进一步扩大在国内市场的影响力。
在原本外国厂商垄断的高端市场实现国产化突破之后,以电科思仪、成都玖锦、鼎阳 科技 、普源精电等企业为代表的国内厂商已经基本实现了国内高中低端市场的全面覆盖。
——市场竞争端:上市企业营收快速增长,国内厂商地位不断提升,高端产品市场替代空间更为广阔
此处选取了电子测量仪器行业中对射频三大件相关业务进行数据披露的企业进行汇总分析,普源精电采用其射频类仪器业务营收,鼎阳 科技 采用其波形和信号发生器、频谱和矢量网络分析仪业务营收,创远仪器采用其信号分析与频谱分析、矢量网络分析业务营收。
通过汇总发现,2018-2020年选取企业射频三大件相关业务增长势头迅猛,2019年选取企业射频三大件相关业务营收增长2992%,2020年选取企业射频三大件相关业务营收增长2441%;与此同时,选取企业射频三大件相关业务在中国市场中的占比也逐年提升。综合以上数据,从一定程度上说明了中国市场中国内厂商的市场地位在不断提升。
注:普源精电与鼎阳 科技 尚未发布2021年整年细分产品数据,因此此处2021年数据仅包含普源精电和鼎阳 科技 相关业务的2021年上半年数据。
根据弗若斯特沙利文的统计及测算数据,在整个中国电子测量仪器市场中,是德 科技 、罗德与施瓦茨、安立、泰克、力科等国外厂商的市场份额总和在40%左右,由于高端产品市场几乎被国外厂商垄断,由此可见在高端产品市场,国外厂商的市场份额远在40%以上。
上述上市公司产品主要定位于中端,但除此之外,国内已经实现高端化突破的企业,例如电科思仪、成都玖锦等,目前并未上市,其信号发生器、信号分析仪和矢量网络分析仪等产品均突破了50GHz,均可对标国际一线品牌同类仪器指标,已经成为了国外厂商在中国高端产品市场的直接竞争对手,因此在高端射频三大件产品领域,存在着广阔的竞争与国产化替代空间。
3、中国射频三大件国产替代路径:国产替代已是大势所趋,国内厂商如何破局
——突破技术壁垒
射频信号发生器、频谱和矢量网络分析仪技术核心主要基于射频微波电路和数字信号处理等学科,产品主要的技术门槛在于射频微波电路设计以及数字信号分析算法、软件平台等,涉及到较多的微波电磁波和通信理论,应用的射频芯片技术复杂且成本较高,前期研发投入大。
与此同时,随着5G通信、雷达、物联网、 汽车 电子、卫星通信等下游应用领域的快速发展,使得频域信号测量的应用范围得到扩展,下游应用领域对于频域测量仪器的性能提出了更高的要求,因此要实现国产替代,必须需要突破中高端射频三大件产品的技术壁垒 ,例如当产品达到265GHz的测量频率范围后,产品的射频芯片、射频材料、射频连接、微波仿真、微组装电路工艺等相关技术的设计难度和成本也迅速提升,因此中高端的射频三大件产品具有较高的技术壁垒,需要迫切地实现中高端产品的自主可控。
突破技术壁垒就意味着需要投入大量的人力和资金,众多国内厂商纷纷加大投入,加快自主研发脚步。以成都玖锦为例,其投入大量的研发人员与研发资金,其中研发人员占比达到66%,研发费用占比达到35%,均领先行业内的其他企业。这样的做法带来的成效也是极其显著的,经过多年技术积累,成都玖锦通过自主掌握的“宽频段超带宽多通道信号生成及模拟技术”、“宽带高隔离激励源和多通道信号分离接收技术”、“宽频段大动态宽带信号接收和分析技术”、“高速数字采集与处理技术”等四大硬核技术,打破国际技术壁垒,开发了“信号分析仪”、“信号发生器”、“矢量网络分析仪”和“综合测试仪”等产品线,正在国内高端电子测试测量仪器市场迅速崛起。
——倾力品牌打造
近年来党和国家高度重视中国品牌的建设。自2017年起将每年5月10日设立为“中国品牌日”。新时代、新经济、新赛道背景下,品牌价值对于企业的重要性已毋庸置疑,从中国制造到中国创造,随着电子信息产业链的强化发展,高端科研仪器技术的国产替代,其难点不只在技术,更在于整个市场的一份“信任感”。
国产自主品牌的建设之道在于用互联网思维打造工业品牌,例如成都玖锦从诞生之日起,就定位高端技术,秉持“一群人、一件事、一颗心、一辈子”的人文主义和长期主义精神,投入到了高端电子测试测量仪器仪表的研发工作上。2022年成都玖锦也备受国家重视,入选了中国品牌日。
同时,在疫情防控常态化下,国产自主品牌紧密结合新时代传播渠道特色,创新打通线上线下进行国产品牌的传播与推广,打造自己的品牌阵地。
——重视市场培育与建设
在射频三大件所属的通用电子测试测量仪器领域,欧美有是德 科技 、泰克、力科和罗德与施瓦茨等行业优势企业,培育了更为成熟的使用者,其能够熟练理解和使用功能日趋复杂的通用电子测试测量仪器,在选择相关仪器时能够更好的鉴别产品的性能,选择一些性价比高的品牌。
由此可见,企业对于市场消费者使用习惯的培育与建设尤为重要,是打造市场和品牌护城河的一项有力手段。例如成都玖锦通过对国内客户消费/使用习惯的洞察,从市场需求和使用习惯的角度出发,使得其产品符合国内消费者的 *** 作习惯,无需适应新的 *** 作模式,极大地降低了产品使用的学习成本;除此之外,成都玖锦产品具有出色的可扩展性和兼容性,极大地降低了用户相关产品生态的建设成本。上述两种方式均是快速实现国产替代的有效手段和途径。
再例如电科思仪最新发布的“天衡星”系列产品,除了在性能和功能方面具有优势以外,“天衡星”系列产品采用高清大屏呈现测量结果,多种参数一览无余,且支持多点触控、自定义 *** 控界面、“一键搜索”等功能,使 *** 作更为简洁高效。
4、总结:中国市场快速发展,国产化替代正当时
近年来中国射频三大件市场规模快速增长,并且带动下游万亿级市场进一步发展。与此同时,国内厂商无论是在市场地位方面还是产品性能方面均得到了不同程度的提升和发展,尤其是技术水平的差距进一步缩小。综合来看,万事俱备,国产化替代正当时。
在国产化替代方面,不同企业选择了不同的实施路径,部分企业着力于实现技术壁垒的突破,部分企业倾力于品牌的打造,部分企业重视市场培育与建设,部分企业则多管齐下,致力于走出一条可持续化发展的国产替代之路。
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示波器的发明太伟大了,把那些看不见摸不着的东东画出来。在示波器上画图要有两个条件,时间和空间。
时间上,变化别太快,频率超过了示波器的最高频率相应,它就忙不过来了。不怕慢,最慢就是直流,没问题。
空间上,幅度别太低,低的要放大,有时放大也是无能为力的,金字塔顶上一只蚊子在嗡嗡,放大后,蚊子叫没听见,都是各种没用噪声。那幅度高呢,一般的高可以弄低点,太高也麻烦,但还是比低容易。
所以,只要落入上面的限制框框,示波器都能,都能画出来。虽说示波器只能画电的波形,但幸运的是不能转换成电的还真不多,都可以用各种传感器转成电信号,要怎么如今传感器这么热门尼,比如那只蚊子的嗡嗡声,给它送过去一只麦克风就行了。
有了各种传感器暗助的示波器可以说是神勇无比呃,只要频率幅度合适就行,比如那只蚊子的嗡嗡还是老虎的心电图,它都不太挑剔,统统画出啦。
过去的模拟示波器,只擅长重复信号,如今的数字示波器,单次的更拿手,所谓老虎打个盹儿,也很容易被数字示波器记下。
你应该是要测电源纹波吧?直流信号不存在峰峰值的说法。。。
电源纹波定义
电源纹波是电源性能最直观的表现,直流稳压电源一般是由交流电源经整流稳压等环节而形成的,不可避免地在直流稳压量中多少带有一些交流成分,这种叠加在直流稳压上的交流分量就称之为纹波。
设置示波器
1首先探头要选择合适的档位,如果电压比较大,或者对带宽要求比较高的情况下可使用X10档,普通情况下建议使用X1档,避免不必要的噪声衰减影响纹波的测量。同时,记得要将示波器通道的衰减比也调成X1
2纹波属于是交流成分,所以“通道耦合”方式应该使用交流耦合方式,从而限制直流信号的输入。另外,示波器的垂直档位可调范围是有限制的,所以当直流信号过大时可能会导致无法看到纹波。选择交流耦合可以只显示交流纹波信号,方便观测波形。
3使用带宽限制功能,一般开关电源输出的纹波频率在0~20MHz范围。而高频同步开关噪声和信号反射等引起的噪声在0~1GHz范围。所以建议选择20MHz带宽限制,可将不必要的高频噪声滤除。
4为避免电磁辐射等对信号的干扰,示波器探头接地线要求尽量短,通常使用探头自带的接地d簧来接地。
5可以通过FFT功能,对纹波波形进行频域分析,这样可以准确地知道每个频点上的噪声和由开关引起的纹波大小。
总结一下:探头尽量用X1档位、通道耦合方式用交流耦合、开带宽限制20M低通、用接地d簧针使接地线尽量短。
测量结果
将波形垂直方向和水平方向调整至合适位置后,打开示波器的测量选项,选择峰峰值即可直接得出纹波峰峰值。那么纹波的峰峰值多少是比较合适的呢?
普通的数字I/O:电源的纹波噪声容限比较大,100mV左右都没问题;
继电器输出、光耦输出的电源:可容忍达100mV的纹波噪声;
工业通讯端口的供电:像RS-232、RS-485、CAN等总线型的电源,本身是数字信号,像RS-485、CAN还是差分形式传输,对电源的纹波噪声不那么敏感,电源的纹波噪声一般控制在75mV左右即可;
低速、低精度的数据采集系统:对精度和速度要求不高,纹波噪声控制在50mV一般都能满足数据采集的需求;
给低压CPU供电的电源:像类似于12V、08V的CPU供电系统,对电源的纹波噪声比较敏感,纹波噪声大时容易影响CPU的正常工作,甚至烧坏CPU,一般要求控制在30mV以内;
高速、高精度数据采集系统:对精度和速度都有较高要求,对电源的纹波噪声及其敏感,除要求电源的纹波噪声小外,还需选用一些高精度、共模抑制比大的运放来配合,电源的纹波噪声一般都需控制在10mV以内。
可以,但是需要更换对应的电流探头,然后在示波器的通道设置中设置探头类型为电流探头。以致远电子ZDS2022示波器为例,首先按下对应的通道按键进入通道设置。在选中探头类型,选中之后将探头类型更改为电流探头就可以了。
如果是测电流,不能直接测量,需要将电流信号转化为电压信号才行。最简单的办法是通过电阻分压,然后根据U=IR(欧姆定律)得出电流,也可以通过互感器、霍尔器件等进行电流采样。
在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。
扩展资料:
模拟示波器采用的是模拟电路(示波管,其基础是电子q)电子q向屏幕发射电子,发射的电子经聚焦形成电子束,并打到屏幕上。屏幕的内表面涂有荧光物质,这样电子束打中的点就会发出光来。
数字示波器则是数据采集,A/D转换,软件编程等一系列的技术制造出来的高性能示波器。数字示波器的工作方式是通过模拟转换器(ADC)把被测电压转换为数字信息。
示波管的偏转系统大都是静电偏转式,它由两对相互垂直的平行金属板组成,分别称为水平偏转板和垂直偏转板。分别控制电子束在水平方向和垂直方向的运动。
当电子在偏转板之间运动时,如果偏转板上没有加电压,偏转板之间无电场,离开第二阳极后进入偏转系统的电子将沿轴向运动,射向屏幕的中心。如果偏转板上有电压,偏转板之间则有电场,进入偏转系统的电子会在偏转电场的作用下射向荧光屏的指定位置。
参考资料来源:百度百科--示波器
我们先来看看说明书上是怎么说的:
只有受过专业培训的人员才能执行维修程序
避免起火和人身伤害
使用合适的电源线。请使用本产品专用并经所在国家/地区认证的电源线
正确连接和断开探头。正确连接仪器探头,探头的接地端为地相位。当探头或测试端连接到电压源上时请勿插拔;将探头与测试仪器断开前,请将探头输入和探头基准导线与电路断开
将产品接地。为避免电击,必须将仪器通过接地导线与大地相连
查看所有终端额定值。为避免起火和过大电流的冲击,请查看产品上所有的额定值和标记说明。在连接产品前,请先查看产品手册,了解额定值的详细信息
使用正确的探头。为避免过大电流的冲击,请使用正确的额定探头进行测量
断开交流电源。适配器可以断开交流电源,用户必须能随时触及适配器
请勿拆机运行。如外盖或面板已卸下,请勿 *** 作
怀疑产品出现故障时,请勿进行 *** 作。如果怀疑本产品损坏,请让指定的维修人员进行检查
正确对电池进行充电。按指定的电源适配器和推荐的充电周期对电池进行充电
避免接触裸露电路。产品接通电源时,请勿接触任何裸露的接点和部件
保持良好的通风
请勿在潮湿的环境下使用
请勿在易燃易爆的环境下使用
请保持产品表面的清洁和干燥
在示波器通道口附近,写有ALL INPUTS 1MΩ//14pF 300Vrms CAT I
他的含义是所有通道输入阻抗是1MΩ,输入电容是14pF,最大输入电压有效值为300V,CAT是安全等级分类,根据国际电子电工委员会IEC1010-1的定义,把工业工作的区域分为四个等级,分别是CATI,CATII ,CATIII ,CATIV,每个等级定义不同。
测量类别
CAT I 电子设备负载
CAT II 单项接收的负载,电气设备负载
CAT III 三相电的配电,分配端,包括单项照明电
CAT IV 三相电落地的总输入/接入端口,任何在户外的导体
在CAT I,CAT II区域里,最高受到600V的电压冲击,仪器不会对人体安全产生威胁。
300Vrms也意味着在 IEC 类别 I 安装条件下,可以将输入终端连接到其线电压最大值为 300Vrms 的电路接线端。为避免电击的危险,请不要将输入端连接到线电压超过 300Vrms 的电路。
何为IEC 类别 I设备?
这类设备具有金属外壳,但它除靠一层基本绝缘来防电击外还另有补充措施,即它具有经PE线接地的手段。这样当基本绝缘损坏带电导体碰设备金属外壳时,外壳电位因接地而大大降低,同时经PE线构成的接地通路也可使产生的接地故障电流返回电源,这时回路上的防护电器即可检测出故障电流而及时切断电源。这类设备具有机械强度高的金属外壳和简单有效的防电击措施,它有较大的适用范围,额定功率不受限制,得到广泛应用。
实际上,示波器能测多大电压往往取决于用什么探头,如下图示波器配合标配的10X探头最高可以测600V pk,选配的100X高压探头T3100C, 耐压可达2KV pk。600V的电压经过10倍衰减输入示波器后,只剩60V,因此不会对示波器造成伤害。
所以,在测试的时候,还要检查探头衰减与示波器通道衰减倍数设置是否一致,否则会引起读数错误。
除了在进行测试前,应估算被测信号的幅度大小之外,我们也应确认示波器的量程范围和示波器的基线是否对齐零点。如图可知,在1X档位下,最大垂直档位是10V,示波器纵坐标上一共是10格,所以此时最大量程是100V,其他档位下同理。而如果示波器的基线没有对齐零点,则需要对示波器进行自校准,这种情况一般出现在长时间没有使用示波器,或者所处环境温度、海拔高度出现了比较大的变化时候。
示波器可在没有直接连接到主电源市电的电路上进行测量。例如,没有从主电源引出的电路, 或者虽然从市电引出,但经过了特殊保护(内部)的电路。在后一种情况下,瞬间应力会发生变化;因此,用户应了解设备的瞬间承受能力。瞬间过电压在与主电源隔离的电路中存在。麦科信STO系列数字示波器的设计可安全地承受偶发的最大1000Vpk的瞬间过电压。不要使用示波器在瞬间过电压超过这个值的电路中测量。
采用示波器测试高压电路时,要特别注意安全。要站在绝缘物上,单手 *** 作,不要触及设备和其他接地物体,更不要接触高压测试点。接探头时,先切断高压测试电路电源,接好后,再进行测试。示波器安全使用中最重要的一点毫无疑问当属可靠的接地,可靠接地可以有效避免示波器外壳金属部分带电(如BNC接口),同时在测量时也更加安全。
示波器通道的探头地,从安全考虑,最好只接一个,因为示波器通道之间往往不是隔离的,示波器内部通道往往共地,并且接在地电平上。如测量高频信号的时候如果确实需使用两个地线夹,则一定要保证两个地线夹连的都是地电平。
如下图所示测量市电的时候,就会造成对地线的短路,从而引发跳闸等问题。
有些工程师在测量高压信号时,往往习惯性地把电源插头的保护地断开,然后使用普通无源探头直接进行测量,也就是我们所说的浮地测量方式。但这种测量方式其实存在安全隐患,可能会使得示波器外壳金属部分带电,人体不小心触碰到有触电危险。如果要用示波器探头测量浮地信号,最好当然是是采用差分探头,如果没有条件可以用两探头信号相减的办法。而示波器探头不接地可能会导致电路错误或短路。
如下图通道一()和通道二(蓝色)分别测量的是零线和火线,通道三(粉色)是直接采用差分探头测出的市电波形,通过示波器数学通道(红色)相减后也可以得出市电波形。
示波器内有标准的示范电压,假设示波器标准的示范电压为100伏,旋动垂直幅度调节旋钮,使示波器上的电压波形的值为5格,那么每格就是20伏,这样调节好后,再去测量。如果是电压太小或太大,应选择放大10倍或缩小10倍的旋档,得出的数值再除以10或乘以10。注意:示波器测得的最大电压值为峰值电压,正半周与负半周之间的最大相差值成为峰峰值。平常所说的220伏交流电,是指它的有效值,峰值是要乘以!414。万用表只能量正弦波的交流电,对电视机中的各种脉冲,是无能为力的。要知道行激励够不够,同步头幅度足不足,场扫描正不正常等,只有示波器才可以轻而易举地检查出来。示波器可以测试信号的最高频率主要由示波器的带宽(即前端放大器的模拟带宽)决定。示波器的带宽决定了示波器能够准确测量的信号频率上限(该频率为满足带宽定义的频率)。如100MHz带宽的示波器,可以测试的最大正弦信号的频率为100MHz,但此时测得的信号幅度根据带宽定义已产生衰减。如减小示波器与探头带宽对测量信号准确度的影响,根据系统测量误差计算推荐使用被测信号5倍带宽的示波器进行测量。
对于数字示波器,除模拟带宽外,被测信号的最高频率也会受实时采样率影响。因为根据香农采样定理,采样率应不低于被测信号最高频率的2倍。而数字示波器的实时采样率会随示波器连续观测波形时间的增大而变小。因而数字示波器测试信号最高频率会由带宽和实时采样率决定。
PS放大器的模拟带宽是指随着输入正弦信号频率增大,放大器对正弦信号输出幅度衰减-3dB(即衰减到输入幅度的707%)时,对应的信号频率即为放大器的模拟带宽。
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