通過示波器驗證信號發(fā)生器輸出是電子測試中的基礎操作，需從連接方式、波形觀察、參數(shù)測量、異常排查四個維度系統(tǒng)進行。以下是具體步驟和關鍵要點：
一、連接準備：確保信號鏈路可靠
- 選擇合適探頭
- 無源探頭：適用于低頻信號（<500MHz），需校準補償（通過探頭上的調(diào)整螺釘匹配示波器輸入阻抗）。
- 有源探頭：適用于高頻信號（>500MHz），具有低負載效應，但需外接電源。
- 差分探頭：用于測量浮地信號或共模干擾場景，避免接地環(huán)路問題。
- 電流探頭：若需驗證電流輸出（如功率放大器測試），需選擇合適量程（如100mV/A）。
- 正確連接信號發(fā)生器與示波器
- 同軸電纜連接：使用BNC-BNC或SMA-SMA同軸電纜直接連接信號發(fā)生器輸出端與示波器通道輸入端，確保阻抗匹配（通常為50Ω）。
- 探頭連接：若使用探頭，需將探頭尖端接觸信號發(fā)生器輸出端，地線夾接至信號發(fā)生器地（或參考電位點），避免形成地環(huán)路。
- 終端匹配：在高頻測試中，需在示波器輸入端啟用50Ω終端電阻（若信號發(fā)生器設置為50Ω輸出），防止信號反射。
- 設置示波器基礎參數(shù)
- 垂直刻度：根據(jù)信號發(fā)生器輸出幅度設置示波器垂直增益（如輸出1V峰峰值，設置垂直刻度為500mV/格）。
- 水平刻度：根據(jù)信號頻率設置水平時基（如1kHz信號，設置時基為200μs/格以顯示2個周期）。
- 觸發(fā)模式：選擇邊沿觸發(fā)（Edge Trigger），設置觸發(fā)電平為信號幅度的50%（如1V信號觸發(fā)電平設為500mV）。
二、波形觀察：驗證信號基本形態(tài)
- 檢查波形完整性
- 正弦波：應無失真（如無削頂、過沖或諧波），若出現(xiàn)平頂，說明信號發(fā)生器輸出過載或示波器垂直刻度設置過小。
- 方波：上升/下降時間應符合信號發(fā)生器規(guī)格（如10ns上升時間），若邊沿模糊，可能是探頭帶寬不足或信號發(fā)生器驅動能力弱。
- 脈沖信號：檢查脈沖寬度和占空比是否與設置值一致，若脈沖寬度不穩(wěn)定，可能是信號發(fā)生器時鐘抖動或外部干擾。
- 觀察動態(tài)變化
- 若信號發(fā)生器支持調(diào)制（如AM、FM、PWM），通過示波器觀察調(diào)制波形是否符合預期。
- AM調(diào)制：載波幅度應隨調(diào)制信號變化，包絡線應與調(diào)制信號波形一致。
- FM調(diào)制：載波頻率應隨調(diào)制信號變化，可通過頻譜儀或示波器FFT功能驗證頻率偏移。
三、參數(shù)測量：量化驗證輸出特性
- 幅度測量
- 峰峰值（Vpp）：直接讀取示波器測量的峰峰值，與信號發(fā)生器設置值對比（誤差應<±5%）。
- 有效值（Vrms）：對于正弦波，Vrms = Vpp / (2√2)；對于方波，Vrms = Vpp / 2。若測量值與理論值偏差大，可能是信號發(fā)生器輸出失真或示波器帶寬不足。
- 直流偏移：若信號發(fā)生器設置直流偏移（如+1V DC），通過示波器測量波形平均值驗證。
- 頻率測量
- 使用示波器“Measure”菜單中的頻率（Freq）功能，或通過光標測量兩個上升沿時間差計算頻率（f = 1/T）。
- 若測量頻率與信號發(fā)生器設置值偏差超過規(guī)格（如±0.01%），可能是信號發(fā)生器時鐘源不穩(wěn)定或外部干擾。
- 相位測量
- 若需驗證兩路信號相位差（如I/Q信號），使用示波器雙通道觸發(fā)和相位測量功能，或通過李薩如圖形（Lissajous Figure）觀察相位關系。
- 頻譜分析（可選）
- 啟用示波器FFT功能，觀察信號頻譜是否純凈。
- 正弦波應僅在基頻處有能量，若出現(xiàn)諧波（如3次諧波幅度> -40dBc），說明信號發(fā)生器輸出失真。
- 方波頻譜應包含基波和奇次諧波，幅度按1/n衰減（n為諧波次數(shù)）。
四、異常排查：定位問題根源
- 幅度異常
- 幅度過低：
- 檢查信號發(fā)生器輸出衰減器是否設置過大（如20dB衰減）。
- 確認示波器垂直刻度是否被誤調(diào)整（如設置為mV/格而非V/格）。
- 驗證探頭衰減比（如10:1探頭需在示波器菜單中設置衰減補償）。
- 幅度過高：
- 檢查信號發(fā)生器輸出是否過載（如輸出10V峰峰值至50Ω負載，功率達1W，可能超出放大器線性范圍）。
- 確認示波器輸入范圍是否被超過（如設置為5V/格，但信號幅度達10V）。
- 頻率異常
- 頻率漂移：
- 檢查信號發(fā)生器參考源類型（如內(nèi)部晶振或外部10MHz參考），若使用內(nèi)部晶振，溫度變化可能導致頻率漂移（典型值±1ppm/℃）。
- 驗證示波器采樣率是否足夠（如測量1GHz信號需采樣率>2GSa/s）。
- 頻率跳變：
- 若信號發(fā)生器支持頻率掃描（Sweep），檢查掃描參數(shù)（如起始頻率、停止頻率、步進時間）是否設置正確。
- 排除外部干擾（如手機信號耦合至信號鏈路）。
- 波形失真
- 削頂失真：
- 信號發(fā)生器輸出幅度超過放大器線性范圍（如輸出10V峰峰值至50Ω負載，但放大器最大輸出僅5V峰峰值）。
- 示波器垂直刻度設置過小，導致波形被截斷。
- 諧波失真：
- 通過FFT觀察諧波幅度，若3次諧波> -30dBc，可能是信號發(fā)生器DAC非線性或放大器飽和。
- 檢查信號發(fā)生器輸出濾波器是否啟用（如低通濾波器截止頻率是否設置合理）。
- 噪聲干擾
- 隨機噪聲：
- 啟用示波器平均采樣模式（如16次平均），觀察噪聲是否降低。若噪聲仍高，可能是信號發(fā)生器本底噪聲大或示波器垂直分辨率不足（如8位ADC）。
- 周期性干擾：
- 通過FFT觀察干擾頻率（如50Hz工頻干擾），檢查設備接地是否良好（如接地電阻<4Ω）。
- 遠離手機、WiFi路由器等無線設備，避免空間耦合干擾。
五、驗證流程總結
六、注意事項
- 阻抗匹配：高頻測試中必須啟用50Ω終端電阻，避免信號反射導致幅度波動。
- 探頭補償：每次更換探頭或示波器通道時，需重新校準探頭補償（避免高頻衰減）。
- 接地安全：確保信號發(fā)生器與示波器共地，避免浮地測量導致設備損壞。
- 量程選擇：先使用大范圍量程（如5V/格）粗測，再逐步縮小量程提高精度。
- 避免過載：信號發(fā)生器輸出幅度不宜超過示波器輸入范圍（如±5V），防止損壞前端放大器。
