在工作和項目中,經(jīng)常會遇到一個功能電路模塊對信號進(jìn)行調(diào)理,或濾波,或放大,或衰減,或阻抗變換。這些功能電路模塊可能是無源阻容的,也可能是有源的運放電路,也可能是更復(fù)雜的系統(tǒng)。但是它們對信號進(jìn)行調(diào)理的最重要的特性就是頻率響應(yīng)特性曲線。大部分時候,我們需要了解它的頻率響應(yīng)曲線來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和驗證。
LOTO示波器的上位機(jī)軟件具備了掃頻和頻響特性曲線測繪功能。如果購買了示波器+信號源模塊這種組合的型號,比如OSCA02S,不需要額外的產(chǎn)品就可以對被測電路進(jìn)行頻響特性曲線進(jìn)行測繪了。
如下圖所示為典型的頻響特性曲線測試的接線:
上圖中,我們準(zhǔn)備了一個運放模塊作為被測電路,我們把信號源模塊的輸出端接到運放的輸入端,軟件將控制掃頻一個正弦波信號輸出去激勵運放電路。這個輸入端同時并聯(lián)一個示波器探頭,將這個信號輸入給示波器的通道B,這樣我們就可以在示波器上看到信號源的掃頻輸出,也就是被測電路的輸入信號波形。被測運放電路將輸入信號放大后輸出,我們把輸出信號直接接到示波器的通道A。
這樣硬件設(shè)備和接線都準(zhǔn)備好了。如果為了熟悉功能而你手里沒有合適的被測電路,也可以在掃頻過程中手動調(diào)節(jié)信號源的幅度衰減進(jìn)行模擬。我們可以測運放的輸出信號的幅值隨著頻率的變化的曲線,也可以測運放的放大倍數(shù)隨著信號頻率變化的曲線。
軟件上我們首先需要設(shè)置一下掃頻的參數(shù),如下圖所示,輸出正弦波,掃頻的起始頻率,最終頻率,步進(jìn)量以及步進(jìn)的時間間隔等等,尤其需要注意的一點是,我們要選中“頻響曲線自動掃描”,這個選項會幫助我們在掃頻過程中自動設(shè)置示波器的時間檔位,這樣我們就不需要手動不斷調(diào)整時間檔位了,不至于波形太密集或者太稀疏。
然后,我們點擊這個按鈕打開頻響曲線功能界面:
我們會打開頻響特性曲線的控制面板和圖形界面:
在曲線擬合設(shè)置區(qū)域我們要選擇“無”,也就是無曲線擬合,我們用真實的測量點來表示整個的頻響曲線,完成后我們可以再做曲線擬合。
比如我們要測的是運放輸出的幅度隨著頻率變化的響應(yīng)曲線,那么我們就可以選擇運放輸出信號接的示波器對應(yīng)的通道的幅值作為頻響曲線的縱坐標(biāo):
設(shè)置完畢后,我們切換回示波器和信號源的界面,點擊掃頻按鈕開始掃頻:
掃頻會按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行,但是在一開始會有一兩秒鐘的切換時間,這段時間內(nèi)的信號輸出可能不太穩(wěn)定,所以我們在波形穩(wěn)定后,再點擊頻響曲線界面的開始按鈕,開始頻響曲線的繪制,如下圖所示:
接下來我們什么也不用操作了,只需要觀察頻響曲線的繪制等待結(jié)束就可以了,如下圖所示是我們掃頻得到的數(shù)據(jù)點組成的頻響曲線:
我們掃頻到結(jié)束,或者我們觀察到已經(jīng)獲得足夠的曲線以后,我們可以點擊右下角的暫停按鈕,結(jié)束這次繪制。這時候即便示波器和信號源軟件還在繼續(xù)掃頻,頻響曲線的界面將不再繼續(xù)更新了。
這時我們可以點擊“validation”按鈕,這個按鈕的功能是將掃頻過程中的這些數(shù)據(jù)點規(guī)范化檢測,去除一些因為干擾或者誤操作引起的不合法的數(shù)據(jù)點,以便更好的進(jìn)行曲線擬合,如下圖所示:
上面我們看到了掃頻得到的對數(shù)坐標(biāo)的頻響特性曲線,是因為我們掃頻時,默認(rèn)用的是對數(shù)坐標(biāo)選項,我們也可以選擇線性坐標(biāo)選項,顯示成線性坐標(biāo)系的頻響曲線:
我們可以看到,頻響曲線已經(jīng)自動標(biāo)識出了-3DB的位置和對應(yīng)的截止頻率了。截止頻率是64K Hz左右。我們可以選擇多種曲線擬合方式:線性,二次多項式,三次多項式,指數(shù)擬合,對數(shù)擬合。
以對數(shù)坐標(biāo)系為例,二次多項式擬合:
以對數(shù)坐標(biāo)系為例,二次和三次多項式擬合:
以對數(shù)坐標(biāo)系為例,所有擬合選項開啟:
以線性坐標(biāo)系為例,所有擬合選項開啟:
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示波器
+關(guān)注
關(guān)注
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