測試工程師必知的七大秘訣

2022-09-18 06:51:15 字數 2897 閱讀 8481

第 1 個秘訣:通過計算平均值提高測量解析度

在某些功率測量應用中,您需要測量大動態範圍的值,同時還需要細緻地調整解析度,以測量引數的微小變化。除了使用高解析度數字轉換器之外,您也可以使用其他採集方法來降低隨機雜訊,增加測量的有效動態範圍。例如求平均值和高解析度採集。

求平均值要求測量的是重複訊號。該演算法對跨越多次採集的各時間段內的點求平均值。這樣可以降低隨機雜訊,為您提供更卓越的垂直解析度。

垂直解析度每增加一位,需要計算多少平均值?答案是每計算 4 個樣本平均值,便可將垂直解析度增加 1 位。原理如下:

* 增加的位數 = 0.5 log2 n

* n = 計算平均值的樣本數

* 例如,對 16 個樣本求平均值,垂直解析度將增加:

* 位數 = 0.5 log2 16 = 2

* 因此,有效的垂直解析度為 8 + 2 = 10 位。

這種演算法在垂直解析度為 12 位時效果最好,因為再繼續增加下去,其他因數(例如示波器的垂直增益或偏置精度)將起到決定性作用。平均模式的優點是,它對示波器的實時頻寬沒有任何限制。缺點是它要求使用重複性訊號,並會降低波形更新速率。

第 2 個秘訣:使用高解析度採集提高測量解析度

降低雜訊的第 2 個方法是高解析度模式,它不需要使用重複訊號。agilent infiniivision 3000 x 系列等現代化示波器在正常採集模式下可提供 8 位垂直解析度(與大多數其他數位化儀類似)。然而與平均模式一樣,高解析度模式也只能達到 12 位的垂直解析度。

圖 1:在正常採集模式下捕獲的開關電源的 vds

圖 2:在正常平均模式下捕獲的 vds

高解析度模式是對同一次採集的連續點求平均值,而不是對某個時間段內多次採集的點求平均值。在高解析度模式中,您不能像在平均模式中那樣,直接控制平均值數量。垂直解析度位數的增加由示波器的時間/格設定決定。

圖 3:在高解析度模式下捕獲的 vds

當在較慢時基範圍狀態下工作時,示波器會連續過濾相繼的資料點,並將過濾結果顯示到顯示屏上。增加螢幕上資料的儲存器深度,也會同時增加進行平均值計算的點數。高解析度模式下,掃瞄速度越快,在螢幕上捕獲的點數就越少,因此效果就越差。

相反,掃瞄速度越慢,在螢幕上捕獲的點數就越多,效果也就越顯著。

第 3 個秘訣:使用交流耦合,去除直流偏置

如果您正重點研究訊號的紋波,可能並不關心其直流偏置。通常,紋波和雜訊與電源電壓相比是極小的。如果您使用示波器的動態範圍對這種偏置進行定量測量,那麼在遇到更微小的訊號細節時,可能無法進行深入分析。

將示波器的耦合設定為"交流",將會從測量結果中去除直流偏置,最大限度提高測量的線性度和動態範圍。

第 4 個秘訣:使用示波器和探頭限制頻寬

這種降低雜訊、增加動態範圍的方法雖然簡單,但常常被忽視。電源訊號內容與示波器的標稱頻寬相比往往低得多(khz 至幾十 mhz 級別)。多餘的頻寬不會傳輸任何訊號資訊,只會給測量帶來額外的雜訊。

大多數示波器使用專用的硬體濾波器來解決這個問題――通常是 20 至 25 mhz 低通濾波器。硬體濾波器與軟體濾波器相比的乙個優勢是,它不會影響示波器的更新速率。

另一種方法是使用探頭來限制頻寬。測量鏈的頻寬受其"最弱一環"的限制。500 mhz 示波器配備 10 mhz 探頭,其頻寬將會是 10 mhz.

安捷倫提供了多種無源、有源的電流和差分探頭,總有一款探頭的頻寬會適合您的特殊測量。

第 5 個秘訣:使用差分探頭進行安全、精確的浮置測量

示波器探頭上的接地引線通過 bnc 聯結器的外殼連線到機箱。出於安全考慮,示波器的機箱通過電源線的接地插頭連線到接地參考面。示波器與電源的接地方式不同,兩者之間可能產生衝突。

許多令人感興趣的訊號是以電勢而不是以接地作為參考的(浮置)。電源設計人員採用各種方法來克服這一測量限制。

最常用的方法是,通過削除電源線的防護接地插頭,或在電源線路中使用隔離變壓器,使示波器"浮置"(隔離)。t這種實踐方法非常危險,因為它有可能在示波器機箱上形成高電壓。此外,使用浮置示波器進行測量,可能導致測量結果不精確。

測量浮置電源訊號的另一種方法是,使用兩個單端電壓探頭,用通道 a 的測量結果減去通道 b 的測量結果,即得到浮置電源訊號。使用兩個輸入通道和探頭來測量感興趣的訊號節點。然後使用示波器上的波形數學功能,讓兩個通道上的電訊號相減,得到差分訊號的跡線。

這種方法相對安全一些,因為示波器始終保持接地。然而當共模訊號相對較小時,測量會受到一定的限制,因為此時使用的兩個探頭輸入通道之間的增益失配,共模抑制比較低,大約不到 20 db(10:1)。

進行安全精確的浮置測量,最好使用差分探頭或差分放大器。差分探頭提供較高的共模抑制比,通常達到 80 db 或 10,000:1 甚至更高,因此您可以測量大共模訊號中隱藏的小差分訊號,實現適當的測量精度和高靈敏度。

使用動態範圍和頻寬足夠滿足應用需求的差分探頭,可進行安全和精確的浮置測量。

第 6 個秘訣:避免探測耦合了輻射功率的附件

請務必謹慎使用探測附件。通用無源探頭在標準配置中通常提供 15 厘公尺長接地引線和掛鉤探針,這兩種附件可能會探測到電源或其他器件所產生的雜訊。此外,長接地連線往往會產生電感負載,給被測訊號增加振鈴。

反之,較小的探針、較短的接地連線――例如使用電路板上的 bnc 介面卡或卡口式接地引線――可以顯著減少探測到的雜訊,其原理是通過儘量減少連線的匝數,可降低電感負載。

第 7 個秘訣:選擇避開示波器最靈敏設定的探頭

如果您測量電源的紋波和雜訊幅度,有可能要用到示波器最靈敏的或接近最靈敏的 v/格設定。這正好處於放大器安全效能範圍的邊緣。雖然測試儀器的工作可能會符合技術指標,但是實際的測量效果也許還比不上它的"基本"效能。

首先,應嘗試使用 1:1 探頭,而不是使用儀器附帶的標準配置 10:1 無源探頭。

若使用 10:1 探頭,不僅示波器的基線本底雜訊會以 10 倍增加,而且示波器的最小 v/格設定也會比使用 1:1 探頭時的情況大 10 倍。

這會導致訊雜比降低,測量的動態範圍縮小。使用衰減較小的探頭,只要測量的訊號不超過示波器的最大輸入電壓,那麼就可以獲得出色的訊號完整性。

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主管測試工程師的個人簡歷

姓名 姜先生性別 男 婚姻狀況 未婚民族 漢族 戶籍 四川 達縣年齡 31 現所在地 廣東 東莞身高 165cm 希望地區 廣東 國外 希望崗位 電子 電器 元件類 電子測試工程師 通訊技術類 其他相關職位 客戶服務 技術支援類 其他相關職位 尋求職位 測試主管 高階工程師 測試經理 教育經歷 20...

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