示波器作為電信號的通用測量儀器,作用是把電信號轉化為肉眼可見、隨時間變化的幅值曲線。在可測量范圍內降低各種干擾,讓用戶可以清晰觀測到主信號, 也是研發人員對示波器的基礎需求之一。
一、濾波功能
1、軟件濾波
軟件濾波是通過軟件算法處理信號以抑制干擾的計算機編程技術,采用數字處理替代硬件濾波,具有低成本、易實現特點,一般在示波器的MATH中。
2、硬件濾波
通常,示波器都配備有20M的帶寬限制快速設置,在紋波測試時屏蔽掉了部分高頻雜波對輸入端紋波測試的影響。而高分辨率示波器的低通濾波則與眾不同。其低通濾波器帶寬限制的設置,除了常規的快速設置外,還提供了從5MHz、10MHz、20MHz、50MHz到500MHz的多種選擇;濾波頻率微調功能,可以設置到3kHz,甚至更低,而且還是無級調節的,就像汽車的無級變速箱一樣的方便,這樣就為電源工程師在做電源紋波測試時,可以對不同的帶寬限制范圍進行精細的微調設置,隨心所欲地設置低通濾波器頻率,以達到需要穩定觀察波形的目的。
二、使用方法
1、打開示波器并連接信號
確保示波器已開機并正確連接到被測設備,將探頭插入示波器的輸入通道,并調整探頭的衰減比(如10:1)以匹配信號幅度。
2、選擇通道并設置耦合方式
打開需要測量的通道(如通道1),在通道設置菜單中選擇耦合方式。若要濾除直流成分,可選擇“交流耦合”;若需保留直流信號,選擇“直流耦合”。
3、啟用硬件濾波功能
在通道設置中找到“帶寬限制”或“硬件濾波”選項。部分型號可能直接顯示為“低通濾波”“高通濾波”或“帶通濾波”。根據需求選擇合適的濾波類型,并設置截止頻率。例如,若要濾除高頻噪聲,可選擇低通濾波并設置較低的截止頻率。
4、調整濾波參數
根據信號特點和濾波需求,微調濾波參數,如階次、截止頻率等。部分示波器支持多階濾波,可通過增加階次提高濾波效果,但可能會影響信號的響應速度。
5、觀察濾波后的波形
設置完成后,觀察示波器屏幕上顯示的波形。若濾波效果不理想,可嘗試調整濾波參數或檢查探頭連接是否正確。
三、應用場景
1、去除噪聲信號
當測試環境電磁干擾較強,或信號本身信噪比低時,高頻噪聲會混入測量信號。通過設置示波器的低通濾波器,可將高頻噪聲截止在輸入端,僅保留主信號頻率范圍內的低頻成分,使波形更清晰。其適合示波器搭配電流鉗在低頻低溫時測試交流電機的電流變化。
2、減小測量誤差
噪聲會干擾示波器對波形參數的量化測量,尤其在使用高衰減探頭時,微小誤差會被放大。結合濾波功能對波形進行預處理,可提升測量精度。例如,通過低通濾波結合高分辨率模式,能更準確地測量信號的幅值、周期等參數。
3、特定帶寬信號觀測
(1)低通/高通濾波:用于僅觀測低于或高于某個特定頻率的信號。例如,在分析PWM電壓信號時,可通過低通濾波提取基波成分,便于與電流波形進行同步比較,實時調制功率因數。
(2)帶通濾波:用于觀測特定頻率范圍內的信號。例如,在電源紋波測試中,可通過帶通濾波器提取特定頻段的紋波信號,排除其他頻率干擾。
4、觸發穩定性優化
對于包含多個諧波分量的復雜信號,觸發可能不穩定。此時可將濾波后的信號作為觸發源,設置合適的截止頻率過濾掉諧波,使觸發更穩定,同時不影響原始波形顯示。
5、電源紋波測量
在測量電源紋波時,接地夾引入的開關噪聲可通過硬件濾波器有效抑制。例如,將截止頻率設置為開關頻率的10倍以上,可無損測量電源紋波信號,且無需使用接地彈簧,簡化測量操作。
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