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    2014-11-28 14:22
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    作者:Colin O’Flynn  译:Eva Zhou      这是如何选择一个合适示波器专题系列的第二章,它不是一个完整的选型指南,而是我研究之后所做的总结。其中可能介绍到一些您不曾注意到的细节,希望对大家有所帮助。      第一章主要讲述了PC示波器和台式示波器的区别,同时讨论了示波器探头的主要特点。本章主要讨论一下示波器的核心参数:模拟带宽、采样率、AD分辨率。 一、模拟带宽      目前已经有太多的文章介绍模拟示波器的带宽,所以这里我不再花太多时间来介绍。简言之,带宽就是功率的一半或者-3dB幅度时的频率,如图1所示,功率一半也就是电压的1/ , 例如,用一个100MHz带宽的示波器采集一个10MHz,1V的正弦波,此时示波器采集到一个标准的正弦波。随着输入信号频率的增加到100MHz时,采集到的正弦波的振幅变为0.707V左右。 图1 带宽是功率一半或者-3dB时的频率。如果输入一个固定振幅的波形,增加信号频率,-3dB的位置即是示波器的电压幅值为实际幅值的0.707倍。        不幸的是,实际应用中我们很可能需要测量的是方波(例如数字系统)而不是正弦波。因为采集方波需要远高于基本波形的频率。最常用的原则是选择一个带宽是待测数字系统最高信号频率5倍的示波器。例如,一个66MHz的时钟信号需要一个330MHz带宽的示波器。      我用Python 脚本编写一个模拟滤波器,先对方波进行滤波,然后绘制出滤波结果。图2 显示了分别用一个50MHz, 100 MHz, 250 MHz,500 MHz 带宽对50 MHz方波信号滤波的结果。 图2 用一个50MHz, 100 MHz, 250 MHz,500 MHz 带宽对50 MHz方波信号采样的结果 二、采样率      除了示波器的模拟带宽外,采样率也是非常重要的参数。采样率的单位是MS/s(Megasamples per second)或GS/s(Gigasamples per second)。一般情况下,各个示波器公布的采样率参数都是指单通道最高采样率。如果一台两通道的示波器,公布的采样率参数为1GS/s,两个通道同时使用时,每通道的最高采样率为500MS/s。      所以,你需要多高的采样率?对奈奎斯特定律熟悉的人,可能简单的认为采样率仅为待测信号带宽的2倍即可。但是当根据这个原则采集信号时,信号往往是失真的。当然,更高的带宽和采样率下,这个定律是非常适用的,例如,5倍的采样率。图3显示了用50MHz示波器采集25.3MHz的方波。此时,方波信号严重失真。然后,如果只将采样率提到到100MS/s,一下子还真无法认出是方波。与100MS/s的采样率相比,500MS/s采样率采集出来的信号更像是方波信号(但是由于示波器带宽的限制,方波还是被磨平了一些) 图3  用100MS/s采样率采集25.3MHz的方波信号,严重失真。用500MS/s采集出来的信号看起来有点像方波信号的。 三、等时间采样(ETS)      一些示波器有一个等时间采样模式,一个快速采样模式。如PicoScope 6000系列采样率为5G/s, 其在ETS模式下,单通道采样率能够达到200GS/s,四个通道同时使用时,ETS采样率高达50GS/s。      值得一提的是ETS模式下高采样率是通过AD采样时钟精确的相位偏移实现的。该模式适用于稳定的周期信号。因为一段时间之后,波形将重建。简言之,就是一个周期采集一个数据点,下一个周期在采集一个采样点,两个采样点有固定的相位差。采集多个周期之后,会将这些点合成一个周期的波形。 四、ADC分辨率      还有一个常常需要考虑的核心参数:AD分辨率。即模拟波形如何映射到数字波形的。一个8位的ADC表示可以将模拟波形分为2 8 =256等份。例如示波器的测量范围是±5 V ,峰峰值10V,表示示波器能够分辨的最小电压为10V/256=39.06mV.      这也告诉我们数字示波器一个事实:选择尽可能小的测量范围,以便于获得更准确的测量结果。测量范围±1V,8位分辨率分辨的最小电压7.813mV。但是往往待测信号掺杂其他信号,例如一个带负载的开关,刚打开的瞬间会有一个7V的尖峰,然后才回到正常的0.5V。如果你想要测量该尖峰,那么你就不能用最小的测量范围。      一个12位的分辨率的示波器,当测量范围为±5 V(峰峰值10V),将模拟信号分成2 12 =4096等份,最小可分辨电压为2.551mV。如果分辨率为16位,10V峰峰值电压范围被分为2 16 =65536份,最小分辨电压0.1526mV。一般情况下,我们需要在高分辨率慢速ADC和低分辨率快速ADC之前作出取舍。但是Pico Technology 的柔性分辨率5000系列示波器是一个例外,因为它允许你动态的在8位、10位、12位、14位、15位、16位分辨率进行切换。不过分辨率的选择同时使用的通道数量和最高采样率。      一般的示波器都是8位的ADC分辨率,当然也有一些高分辨的示波器。但是这些高分辨率是固定的,无法改变。所以在购买示波器时,我们必须选择要买高分辨率的示波器还是高采样率的示波器(分辨率高,采样率相对就低一些)。有些聪明的示波器厂家说他们的示波器可以使用8-14位的分辨率,也可以选择不同的采样率。他们可以单卖采集板卡,让用户可以将原有的示波器升级到更高的分辨率。TiePie就是这样做的。除了之前提到的柔性分辨率示波器,Pico Technology 也有最高14位的固定高分辨率示波器。一些其他大的示波器厂家也有高分辨率示波器。例如 力科HRO高分辨率示波器(12位分辨率)。      许多示波器表明可以有等效高分辨分辨率或软件分辨率增强功能。这是通过滤波实现的一种软件增强技术。该技术可能对测量信号的带宽有一定的影响。千万要注意,一个实际12位,100MHz带宽的示波器跟通过8位分辨率,100MHz示波器软件增强技术实现12位分辨率是不一样的。      用示波器的FFT模式(通常称为频谱分析仪模式),我们可以看到高分辨ADC和增强的分辨率的不同。如果只需要在屏幕上观看时域波形,那么我们可能不会注意14位分辨率的精确度或者其他。但是,如果需要测量谐波失真(THD),或者其需要精确测试频率的应用,高分辨是直观重要的。 图4 不同分辨率下的显示效果  
  • 2014-11-28 14:15
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        原文作者:Colin O'Flynn  译者:虹科Andy     最近,我想要购买一款新的示波器。市场上如此多种类的示波器,该选择哪一款呢?示波器的广告宣传中,往往会凸显带宽和采样率两个非常重要的参数。但是,还有哪些隐藏在说明书中的参数需要我们关注呢?     选择示波器的时候,我做了详细的记录,这里想跟大家分享一下,我是如何选择一台示波器的!我研究了市场上几个品牌的示波器,最后,选择了一款Pico示波器,所以,相对于其他示波器,我将会重点介绍这款示波器。但是,内容可能有些简单,因为我没有太多的示波器,所以不能将拍成照片放在文章中。我也不是Pico的员工,在这里我会尝试着放以一些其他有这个系列产品的供应商的例子来保持平衡。     这个系列由四个专题组成,且会在未来一段时间来发布。下次专题二,我在讨论宽带和采样率。本次专题一将介绍示波器的物理特性:台式示波器和PC示波器的探头类型和数字输入。下一次,我将会讨论示波器的核心参数,像带宽、采样率、模数转换的分辨率。之后,我将会介绍运行在示波器上的软件和一些细节,比如远程控制,快速傅立叶变换(FFT),数字解码和缓存。最后,将会介绍其他的一些参数,像外部触发和时钟同步,还有总结一下我已经介绍过的示波器参数。     我希望你可以从中受益! 一、你是想要PC示波器的还是台式示波器?     这是两种不同的设备类型,可根据需要去选择示波器的类型。很多人喜欢用台式示波器,因为它可以直接放在试验台上测试电路信号,而不需要配置一台电脑才能使用。也有人喜欢PC示波器,通过USB来连接到电脑上使用。我一直以来都比较喜欢于PC示波器。首先是它只需要占用很小的地方,例如,我可以将示波器垂直地放在桌子,这样就可以节省了一些地方(如图1所示)。   图1 垂直放置示波器     我喜欢PC示波器的另一个原因是,它能够用电脑的键盘和鼠标来设置示波器,尤其是在用高级触发时,键盘和鼠标更加方便。另外,当你想要进行屏幕截图或者存储数据时,直接在用鼠标在电脑上操作就行,而不必先保存在示波器内,然后再通过一个U盘或者其他类似设备将其拷贝到电脑上。     当然USB示波器也有一些缺点。人们抱怨最多的可能就是没有按钮控制功能,不过这个也是很容易解决的。     图2中你可以看到USB的“旋钮板”,那是我自己做的。旋钮的每次旋转都会发送一次“键击命令”,只要你的PC示波器激活自定义快捷键、改变输入范围和时基等功能。一般情况下,我还是用键盘和鼠标,因为我发现有时他们比旋钮好用。如果你喜欢这个设计,你可以在我的博客上找得到。 图2  自制示波器旋钮     拥有一款PC示波器也意味着你能够拥有一个大尺寸的屏幕。一款高端的示波器可以在12.1英寸的屏幕上显示,但是你可以用200美元或者更低的价格为你的电脑购买一个22寸的显示屏来显示波形。如果你的示波器的软件支持多个窗口的话,那你就可以像图3中那样来设置多个显示界面。   图3  软件显示多个窗口       对于我个人来说,我更加喜欢我的电脑上一次只显示一个界面。当然,如果你不想用你的电脑来配套示波器使用的话,这时你也许需要的就是一台台式示波器。 二、地线在哪里?     对PC示波器,人们抱怨最多的是它探头的地线跟USB的地线是连接在一起的!所以你需要确保在测试时,PC示波器和电脑的地线间没电压差。     其实,大多数示波器在进行测试时都需要考虑这个情况,不管台式示波器还是PC示波器。如果你用欧姆表来检测一下,你会发现那个 “探头地线”实际上也是和台式示波器的系统地连接在一起。至少我曾经测试我购买的几台其他品牌的示波器,都是这样的情况。因此对PC示波器存在抱怨是不太公平的。     你也可以选用差分或者隔离示波器,他们主要用来消除在不同输入端之间的接地回路问题。他们也能给您更多的测量灵活性。比如说,如果你想要测试经过“高侧分流电阻”的电压,你就可以用差分示波器来测量了,TiePieHS4 DIFF差分示波器就可以实现这种测量。当然,你也可以给普通单端示波器购买差分探头,同样可以实现差分测量。大多数的供应商都制作这样的探头(安捷伦、泰克、PicoTech和Rigol等)。 三、输入信号类型     几乎所有的示波器都有直流耦合和交流耦合的输入,你有时可能想要去对比示波器的最小量程和最大量程。其实,不要太过考虑那些所谓的上限和下限,除非您有很特殊的要求。当您考虑示波器的最大输入范围时,请记住你很有可能需要用到10:1的探头,这就意味着一个有±20V的输入范围的示波器可以在10:1的探头的帮助下变成范围为±200V。     当考虑示波器的最小输入范围时,噪声是完全可以让你抓狂的!例如,示波器有一个1mV/div的范围,那么你就必须要考虑噪声的影响。测量一个非常小的信号时,一般不要在测量端使用有源探头。比如,你想要测经过分流器的电流的时候,是完全可以用差分放大芯片自己动手制作一个。     除了真正的测量范围,你可能也会对“偏置范围”感兴趣。在DC耦合时,大多数示波器都能够去掉一个固定的电压(用偏置功能)。例如,你可以在一个最大1.0V的输入范围下测试1.2V的输入电压,因为示波器是可以先将信号上减少1V。当然,当你需要在一些固定的电压上去掉更小的信号时,将会更加方便。     另一种常见的输入类型是50Ω阻抗输入。正常情况下,这就意味着示波器可以在AC、DC和DC50输入类型间切换。DC50的意思就是输入是有50Ω的阻抗的。一般用到更高模拟带宽的示波器上有这个功能。例如,它可以测量一个50Ω阻抗SMA连接器端输出的时钟信号。另外,50Ω的输入阻抗可以简化示波器与其他的实验仪器进行连接的步骤(不用额外配置1MΩ转50欧阻抗转换器)。如果你也想要用一个低噪声的放大器去测量一个非常小的信号,那也是没有问题的,因为你可以准确地将低噪声放大器的输出关闭。     如果你最后需要DC50的终端,你可以购买一个50Ω的直通端子,最高配套1GHz 带宽的示波器使用。可以直接连接在示波器前端,从而获得50Ω的输入阻抗。     一个大型的示波器公司往往会有不同带宽、不同输入范围,不同型号的产品。比如说,Pico5000系列最高带宽200MHz, DC\AC高阻抗输入。Pico6000系列的示波器500MHz带宽及其以下的型号输入类型有DC\AC\DC50。6000系列1000MHz带宽的示波器下只有50Ω的输入阻抗。其他的供应商几乎也是这样:在最高的带宽下也是有50Ω的输入阻抗,中等带宽的示波器有DC\AC\DC50三种输入类型,低带宽示波器只有DC\AC模式。 四、探头的质量和类型     在日复一日的使用中,没有什么东西能够跟你的示波器的探头质量那样影响着你。这是你与示波器的互动桥梁。     大多数“标准”的示波器探头是跟图4中的照片一样的。   图4  通用探头       它们是可调档位从1:1到10:1的衰减,10:1是对输入信号衰减10倍。值得注意的一点是,在1:1的模式下,大多数的示波器拥有非常有限的带宽—一般是小于10MHz。然而在10:1模式下可能会有300MHz的带宽!另外,10:1模式下的负载更小。更高带宽的探头通常只有10:1模式。我猜想是因为高频时,频繁的切换探头衰减档位会损坏。     首先要检查的是探头的顶尖是否是可以移除的。如果你弄坏了顶尖,它是很方便的换一个顶尖,而不是把整个探头都更换了。如果你是在探测一个PCB板,它可以很容易探测测量点。当然,一般的探头都会有一个适配器,用于专门测试PCB的,而不是只有一个探头尖端。老款的安捷伦的1160A探头就是有这样一个尖端。     我很喜欢的一款是带弹簧夹的探头(图4中)。它的尖端比标准探头小一些,弹簧支撑的作用让它更加容易地与焊接接头相连。你可以使用一些力气来戳穿氧化层,弹簧支撑的器件可以让你准确地触摸到接头。另外,你甚至可以这样做—将探头穿过焊锡表面。它上面也有一些塑料的防护层,这些可以将标准的接口器件规格(例如1.27mm,1mm,0.5mm,0.8mm)加到TQFP\SOIC\TSSOP封装形式的探头。     图4是Pico6000系列标配的探头,可以有通过型号区分:TA150(350MHz带宽)或者TA133(500MHz带宽)。但是我要说明的是,安捷伦也在卖一款同样的探头—型号为N287xA—作为一种附件。相似的,力科也在卖类似的探头—PP007,罗德与施瓦茨也卖类似的型号—RTM-ZP10,同样也有相似的附件。但是我怀疑他们的探头出来自同一个供应商。根据你自己的需求和选项,如果你单独地订购这些探头的话,它的价格在$200到$400之间。     Pomona Electronics 也在卖同样的探头,型号为6491到6501(不同的型号,带宽不同)。一款150MHz(6493)的探头,它在Digi-Key、 Mouser 和Newark element14上售卖也就几十到一百美元。这个探头是跟一开始的弹簧式的不同的,但是如果你对带宽的要求不高的话,可以选择购买它。 图5  探测电路     如果你在使用一个高带宽的探头的话,那你要关心的是频率响应的平滑度。一个探头标称带宽1GHz,电压幅值在1GHz时会下降3dB。但是无良商家制造的产品不会有一个非常平滑的频率响应或者在-3dB点处没有下滑。     在使用高带宽的探头的时候,接地将会是非常的重要的一个问题。经典的鳄鱼夹也许不会消失!一个最简单的附件是跟在图5中显示的那样的。也许会有更多更加适合的可用的接地的配件,这些可以查一下探头自带的一些说明文件。     不要担心不能为你自己的探头配置附件。图6中显示的探头支架是我用一个可调的机械手制作的。 图6  为探头配置可调机械手 五、数字输入     最后,讲一下混合数字示波器,即,同一款示波器既有模拟通道,也有数字通道。这里也是个人的选择:也许你会想要一个单独的数字分析仪,或者是你希望将它内置到你的示波器中。     我自己选择了一个基于PC的单独的数字逻辑分析仪。数字逻辑分析仪可以以一个比较低的价格从很多供应商那里购买。根据我的经验,跟一个不带逻辑分析仪的示波器相比,带有逻辑分析仪的示波器更加不划算。当你在评价它的时候,一定要看清楚通道数、最大采样率、缓存大小和逻辑分析仪能够解码的信号种类。     当一个系统集成商建议你买一个示波器和分析仪组合在一起的仪器来获得数字和模拟信号的同步的时候,请记住这些仪器的一般都是可以输出一个触发信号的。所以如果你的示波器在开始捕捉模拟信号时,可以产生一个触发信号,那么你完全可以在数字逻辑分析仪同步捕捉同步的数据(反之亦然)。 六、内容预告:示波器的核心参数     这次我主要介绍了选择一台示波器时,需要考虑到的示波器的物理特性。下次将更多的介绍示波器的核心参数,像带宽、采样率和分辨率等。   原文网址:http://circuitcellar.com/cc-blog/evaluating-oscilloscopes-part-1/
  • 热度 1
    2014-9-6 12:37
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    自己闲时喜欢捣鼓些小玩意,前两天网购了一个编程器,性价比很好,可是不小心插反芯片就给烧坏了,那个郁闷啊!好在自己后来只花了几元钱就给修好了,经验分享出来,希望能给同样遭遇的MCU爱好者们一点小帮助。
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    2014-7-3 16:16
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    2014 年 6 月 11 日 PM21:56 ,正在使用的富士通 LifeBook S6231 出现黑屏了。   第二天一早,先干活儿,自然就是用一个外接显示屏,没问题,心中有数,呵呵 ...   当然,就个人而言,除了客观环境也就是周边没有符合环保的修理模式外,第一时间就是自救——自己修理。一是实现循环再用,个人力所能及;二是学习故障诊断和品质分析,研究制造环节循环再造之商业可行性。 首先,在互联网上查询前人走过的路留下的记录,结合自身问题现象,判断我这是所谓假黑屏,有救。怎么救? 接着,自然想到找制造者,几年前,经历过一次,得到了解决。还是有点儿信心再争取一次,就写了一封电子邮件,如下。     到前天, 2014 年 7 月 1 日仍未有回复,这现象常见,不奇怪。尤其互联网给搞得云里雾里(云技术物联网)。电子邮件,管它飘到哪里?落到何处? 昨天,就自己进行拆解,一时,显示屏还没能拆开,因为没有厂家说明,不敢随便拆。再说看了网上的各种说法,都试了试,还是不行,就先放下。 先解决另外两个故障,一是,风扇风力小了,以为又是风扇转动有故障了,这是第二次出现。二是,后侧右边的 USB 插座 INT 多时了,这也是第二次啊! 不拆不知道(其实应该知道啊!),一拆吓一跳! 一看,杂物堵塞了风扇出口。   以为一点点,就用牙签挑出来。   一看,不得了,干脆拆看,哗!不得了!   出口给堵了个严严实实!         原因找到了,解决方法自然容易了。接着,在拆下来 USB 的电路板,可谓后悔莫及! 先看看几年前的故障外观。     这是局部放大,其他几个没有看出问题啊?   还就有缺陷问题,看看这次的外观。 上面三个都有了缝隙!为什么上次没补焊?     今天,安装回去,继续分析显示屏故障和如何拆解。假黑屏,可以隐约看见显示画面。     产品总有生命终止的时间,所以我也在准备购置新的电脑。 请教 _ 我该购买意向厂家的那个型号笔记本电脑?          2014-05-11 请教 _ 我该购买那个厂家的笔记本电脑?          2014-04-10
  • 热度 7
    2012-8-10 11:36
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    三星液晶932GW显示器闪烁维修和拆解详图 wxleasyland@sina.com 2012.8   2007年买的三星液晶932GW显示器,那时还买了2千多,现在故障现象是开机屏幕闪烁,过一两分钟就正常了,肯定是背光的问题。   (在网上找到了拆解方法,非常有用: http://diybbs.zol.com.cn/9/434_89773.html 932GW 如何拆后盖 开机屏幕闪烁 过一两分钟就正常了 问题解决了 用双手把前面板上边的黑边向上前方拔起 注意不要碰坏屏幕听到声响后慢慢响左右扩展就可以开了 打开铁罩 拆下电源板 找到12伏电源的三个电解电容 470微法 25V 看到有鼓包换上就正常了 我的932GW在保修期给换过电源板我拆下一看竞是个返修的旧板 三星真是黑心了 朋友们不要再买三星的产品了  )   先拆底座:底座上有旋钮: 拆完底座的样子:   开始拆壳,把前壳上边的黑边框,最中间位置,向上前方拔起,拇指一定要用力把后壳往内按,其它手指把前壳边框向上拔,就能拆分开: 方法都是一样的。前壳上边的黑边框有5个点,上边拆完后,再拆两边: 两边拆完,再拆下边,这样前壳就拆掉了。没有任何螺丝。 把按钮线拿出来,前壳拆掉的样子:   把屏和电路盒一起拿出来,没有任何螺丝:   液晶屏是整件的(台湾AUO的,型号M190PW01):   屏线有点难拆,两边卡扣先外翻,一定要尽量外翻,再缓慢用力将屏线插头拔出:     屏线插头的样子:     信号驱动板、电源电路板背面露出来了:     电源电路板(与灯的高压包一体):     给高压包供电的3个电源电容鼓包了:     替换掉3个电容,故障消除!!!     信号驱动板是这样的:     信号驱动IC是三星自己的SE657MRH-LF:     应该说,三星的板子做工还是不错的。电容损坏是很正常的现象,但也坏得早了点。屏是台湾AUO的,但显示效果还是可以的。 但是,三星不厚道的是卖太贵了,做工是地道,但也不是顶级的用料,屏又是台湾的,整机却要2千块。如果是三星原厂屏,这个价格才是正常的。 三星的产品都是这样,中上档的用料,配了个响亮的品牌,就能卖个顶级的价格。     结束。    
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