表2-8 FFT窗口说明
窗口 特性
最适合的测量内容
Rectangular
最好的频率分辨,最差的幅度分辨率。 相当于没采用窗口
暂态或短脉冲,信号电平在此前后大致相等;频率非常相近的等幅正弦波;具有变化比较缓慢波谐的带宽随机噪声。 Hanning 与矩形窗比,频率较好,幅度较差。
正弦、周期和窄带随机噪声
Hamming
Hamming窗的频率分辨率稍好于 暂态或短脉冲,信号电平在此前后相差Hanning 很大。
Blackman 最好的幅度分辨,最差的频率分辨率。 单频信号,寻找更高次谐波。
4. 放大并定位FFT谱
可放大并使用光标对FFT谱进行测量。示波器有一个可进行水平放大的“水平放大”选项,按此选项按钮可选择“1X”、“2X”、“5X”、或“10X”,此外在FFT 界面下旋转【S/div】旋钮也可实现1、2、5、10 倍的水平放大;要垂直放大,可旋转 【Volts/div】旋钮。
5. 使用光标测定FFT谱
可以对FFT谱进行两项测量: 幅度(以dB为单位)和频率(Hz为单位)。幅度参考点为0dB,这里0dB等于1Vrms。可以使用光标以任一放大系数进行测量。(光标测量参考2.11.2)
使用水平光标测定幅度,垂直光标测定频率。 以CH1为例,操作如下: 1.测定FFT谱幅度
● 向通道1输入一正弦信号,按下【AUTO】按钮。● 按下【MATH】按钮,进入【数学计算】菜单。
● 按【操作】选项按钮选择【FFT】。● 按【信源】选项按钮选择【CH1】。 ● 按CH1按钮显示CH1菜单界面。
● 旋转【S/div】旋钮调节采样率(要大于输入频率的2倍)。 ● 若在全屏下,再次按CH1按钮取消通道波形的显示。 ● 按【CURSOR】按钮,进入【光标】菜单。 ● 按【光标模式】按钮选择【手动】。● 按【类型】选项按钮选择【电压】。 ● 按【信源】选项按钮选择【FTT】。
Siglent SDS1000系列数字示波器
● 按【CurA】选项按钮,旋转【万能】旋钮使光标A移动到FFT波形的最高点。
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● 按【CurB】选项按钮,旋转【万能】旋钮使光标B移动到FFT波形的最低点。 ● 屏幕右上角△T的值为FFT波形的幅值。
图2.6-10 图2.6-11
2. 测定FFT谱频率
● 按光标菜单中的【类型】选项按钮选择【时间】
● 按【信源】选项按钮选择【FTT】。
● 按CurB选项按钮,旋转【万能】旋钮使光标A移动到FFT谱的最高处。
● 屏幕右上角CurB的值为FFT谱最高点的频率,此频率应和输入信号的频率相同。
● 具有直流成分或偏差的信号会导致FFT波形成分的错误或偏差。为减少直流成分可
以选择交流耦合方式。
● 如果在一个大的动态范围内显示FFT波形,可以使用dBVrms垂直刻度,dB刻度应用对数方式显示垂直幅度大小。
● 奈奎斯特频率:对最高量为F的波形,必须使用至少2F的采样率才能重建波形。它也被称为奈奎斯特判则,这里F是奈奎斯特频率,而2F是奈奎斯特率。
■2.6.4 REF功能的实现
在实际测试过程中,可以把波形和参考波形样板进行比较,从而判断故障原因。 此法在具有详尽电路工作点参考波形条件下尤为适用。 表2-9 REF功能菜单
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选项
设置
说明
CH1、CH2 CH3、CH4
信源
CH1关闭、CH2关闭 CH3关闭、CH4关闭
选择显示波形进行储存 21
选项 设置
说明
REFA~REFD 选择储存或调出波形的参考位置 储存
将信源波形储存到选定的参考位置 显示显示屏上的基准波形关闭显示屏上的基准REFA~REFD 开启关闭
波形
按下【REF】按钮显示参考波形菜单如图2.6-12: 操作说明:
1. 按下【REF】菜单按钮,显示参考波形菜单。
2. 选择参考波形的CH1、CH2、CH3、或CH4的任一通道。
3. 旋转垂直【POSITION】旋钮和【Volt/div】旋钮调整参考波形的垂直位置和档位至适合的位置。
4. 按顶端第三个选项按钮选择【REFA~REFD】作为参考波形的存储位置。 5. 按下【储存】选项保存当前屏幕波形作为波形参考。
6. 按最底端选项按钮选择【REFA开启】或【REFD开启】调出参考波形。
图2.6-12
图2.6-13
● 若以X-Y方式存储波形,此存储不适用于参考波形。 ●
在参考波形状态下不能调整其水平位置和档位。
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2.7 水平系统如下图所示,在水平控制区(HORIZONTAL)有一个按键、两个旋钮。
S/div旋钮
水平位置旋钮
图2.7-1 【HORI MENU】按钮:
按【HORI MENU】按钮显示【HORI MENU】水平菜单,在此菜单下可以“开启/关闭”窗口模式。此外,还可以设置水平【POSITION】旋钮的触发位移。
垂直刻度的轴为接地电平。靠近显示屏右下方的读数以秒为单位显示当前的水平位置。M表示主时基,W表示窗口时基。示波器还在刻度顶端用一个箭头图标来表示水平位置。
图2.7-2 SDS1000C/CE/CF系列视窗扩展 图2.7-3 SDS1000D/CM/CN系列视窗扩展
表2-10 SDS1000C/CE/CF系列水平系统的功能菜单:
选项
说明
主时基 水平主时基设置用于显示波形。
视窗设定
两个光标定义一个窗口区,用水平【POSITION】和【S/div】控制调整窗口区。
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视窗扩展
视窗扩展将视窗设定的区域进行扩展到覆盖整个显示屏,相对主时基提高了分辨率,以便查看图像细节。
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表2-11 SDS1000D/CM/CN系列水平系统的功能菜单:
选项 说明
延迟扫描
开启:显示原始波形同时,在屏幕下半部分对选定波形区域进行水平扩展。 关闭:关闭延迟扫描功能,只显示原始波形。
存储深度
普通存储: 设定存储深度为普通存储。
长存储: 设定存储深度为长存储,以获取更多的波形点数。
■ 2.7.1 水平控制旋钮
使用水平控制钮可改变水平刻度(时基)、触发在内存中的水平位置(触发位移)。屏幕水平方向上的中心是波形的时间参考点。改变水平刻度会导致波形相对于屏幕中心扩张或收缩。水平位置改变波形相对于触发点的位置。 水平【POSITION】旋钮
1. 调整通道波形(包括MATH)的水平位置(触发相对于显示屏中心的位置)。 这个控制钮的分辨率根据时基而变化。
2. 使用水平【POSITION】旋钮的按下功能可以使水平位置归零。 【S/div】旋钮
1. 用于改变水平时间刻度,以便放大或缩小波形。如果停止波形采集(使用 【RUN/STOP】或【SINGLE】按钮实现),【S/div】控制就会扩展或压缩波形。 2. 调整主时基或窗口时基,即秒/格。当使用窗口模式时,将通过改变【S/div】旋钮改变窗口时基而改变窗口宽度。
3. 连续按S/div旋钮可在【主时基】,【视窗设定】,【视窗扩展】选项间切换。
扫描模式显示
当“S/div”控制设置为100ms/div或更慢,且触发模式设置为“自动”时,示波器就进入扫描采集模式。在此模式下,波形显示从左向右进行更新。在扫描模式期间,不存在波形触发或水平位置控制。用扫描模式观察低频信号时,应将通道耦合设置为直流。
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■2.7.2 视窗扩展
视窗扩展用来放大一段波形,以便查看图像细节。窗口模式时基设定不能慢于主时基的设定。
在窗口区可以通过转动水平【POSITION】旋钮左右移动,或转动【S/div】旋钮扩大和减小选择区域。注意,窗口时基相对于主时基提高了分辨率,因此转动【S/div】旋钮减小选择区域可以提高窗口时基,即提高了波形的水平扩展倍数。
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若要观察局部波形的细节,可执行以下步骤: 1. 按【HORI MENU】按钮,显示【水平】菜单。
2. 按【视窗设定】选项按钮或打开延迟扫描功能。
3. 旋转S/div旋钮(调节窗口的大小)和旋转【水平POSITION】旋钮(调节窗口的位置)选定您要观察的波形的窗口如图2.7-2或2.7-3所示,窗口时基不能慢 于主时基。
图2-7.4
4. 窗口设定好后按下“视窗扩展”按钮。此时选定窗口的波形被扩展到满屏来显示。
2.8触发系统
触发器将确定示波器开始采集数据和显示波形的时间。正确设置触发器后,示波器就能将
不稳定的显示结果或空白显示屏转换为有意义的波形。
如下图所示,在触发控制区(TRIGGER)有一个旋钮、三个按键。
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LEVEL旋钮
图2.8-1
【TRIG MENU】按钮:使用【TRIG MENU】按钮调出【触发菜单】。
【LEVEL】旋钮:触发电平设定触发点对应的信号电压,以便进行采样。按下 【LEVEL】旋钮可使触发电平归零。
【SET TO 50%】按钮:使用此按钮可以快速稳定波形。示波器可以自动将【触发电平】设置为大约是最小和最大电压电平间的一半。当把信号连接到【EXT TRIG】BNC 并将信源设置为【EXT】或【EXT /5】时,此按钮很有用。
【FORCE】按钮:无论示波器是否检测到触发,都可以使用【FORCE】按钮完成当前波形采集。主要应用于触发方式中的【正常】和【单次】。
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Siglent SDS1000系列数字示波器
【预触发/延迟触发】:触发事件以前/后采样的数据。
触发位置通常设定在屏幕的水平中心。在全屏显示情况下,您可以观察到预触发和延迟信息。您可以旋转水平【POSITION】旋钮调节波形的水平位移,查看更多的预触发信息或者延迟触发信息。
通过观察触发数据,可以了解触发以前的信号情况。例如捕捉到电路产生的毛刺,通过观察和分析预触发数据,可能会查出毛刺产生的原因。注意,慢扫描状态下,预触发和延迟触发无效。
■ 2.8.1 信源
可使用【信源】选项来选择示波器用作触发源的信号。信源可以是连接到通道BNC、外部触发BNC或交流电源线(仅用于【边沿】触发)的任何信号。
■ 2.8.2 类型
示波器提供五种触发类型:边沿、脉冲、视频、斜率和交替。
边沿触发:当触发输入沿给定方向通过某一给定电平时,边沿触发发生。
表2-12 边沿触发的功能菜单
选项 设置 说明
类型
边沿 当它跨过触发电平时,输入信号的上升或下降边沿用于触发 CH1、CH2 CH3、CH4 将输入信源选为触发信号
EXT
设置外触发输入通道作为信源触发信号 信源
EXT/5
设置外触发源除以5,扩展外触发电平范围
此项把来自电源线导出的信号用作触发信源。触发耦合设置为AC Line
直流,触发电平为0伏特。
选择触发信号在上升沿触发 选择触发信号在下降沿触发
斜率
选择触发信号在上升沿和下降沿触发
自动
使用此模式可以在没有有效触发时自由运行采集。允许在
100ms/div或更慢的时基设置下处理未触发的、扫描波形 正常
当仅想查看有效触发的波形时,才用此模式。 触发方式
只有满足触发条件才采集波形。
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单次
设置检测到一次触发时采集一个波形,然后停止 设置
进入触发设置菜单(见表2-13)
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表2-13 触发设置功能菜单
选项
设置 说明
直流 通过信号的所有分量
交流耦合 阻碍直流分量,衰减50Hz以下的信号 高频抑制 衰减150KHz以上的高频分量
低频抑制
阻碍直流分量,衰减7kHz以下的低频分量
触发释抑 可用【万能】旋钮调整释抑时间(秒),显示释抑值 触发释抑复位 使触发释抑时间恢复到最小值100ns 返回
返回到触发菜单主页
操作说明:设置类型
1)按【TRIG MENU】按钮显示触发菜单。 2)按【类型】选项按钮选择【边沿】”。 设置信源
3) 根据信号输入,按【信源】选项按钮选择【CH1】/【CH2】/【CH3】/【CH4】、 【EXT】、【EXT/5】或【AC Line】。 设置斜率
4) 按【斜率】选项按钮选择【】、【】或【】。 设置触发方式
5) 按【触发方式】选项按钮选择【自动】、【正常】或【单次】自动:波形在不管是否满
足触发条件下都刷新。
正常:波形在满足触发条件下刷新,不满足触发条件时不刷新等待下一次触发事件的发生。单次:在满足触发条件下采集一次波形,然后停止。 设置触发耦合
6)a. 按【触发设置】按钮进入【触发设置菜单】。 b. 按【耦合】选项按钮选择【直流】、【交流】、【高频抑制】或【低频抑制】。
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