麥創常見問題解答
直流電源
1.什麼是直流電源?

直流電源是一種將市電交流電 (AC) 轉換為穩定直流電 (DC) 輸出的設備。根據具體應用,直流電源可以是穩壓型(保持恆定輸出電壓)或非穩壓型。
2.什麼是可調電源?
可調電源可讓使用者在指定範圍內調整輸出電壓和/或電流,適用於測試或原型設計期間需要不同功率等級的應用。
3.什麼是可程式直流電源?
可程式直流電源使用戶能夠透過軟體或 USB、GPIB 或乙太網路等介面遠端設定和控制電壓、電流和其他參數,使其成為自動化測試應用的理想選擇。
4.什麼是線性電源?
線性電源使用變壓器將交流電壓轉換為較低的直流電壓,然後使用線性穩壓器進行穩壓。它輸出穩定,雜訊低,但效率較低,主要是由於散熱問題。
5.什麼是雙向電源?
雙向電源既可以為被測設備 (DUT) 供電,也可以從中吸收能量。此功能在電池測試、再生能源系統以及電動車 (EV) 動力系統開發等應用中尤其重要。
6.什麼是開關電源?
開關電源利用高頻開關穩壓器有效率地轉換交流或直流電源。與線性電源相比,開關電源體積更小、重量更輕、更節能,但可能會產生電磁雜訊。
7.直流電源可以模擬電池嗎?
一些可程式直流電源專門設計為電池模擬器。透過設定內阻、壓降和放電特性等參數,這些電源可以模擬電池行為。此功能對於在不同充放電條件下測試電池供電設備特別有用,無需使用實際電池即可確保獲得準確且可重複的測試結果。
8.哪些行業使用直流電源?
直流電源廣泛應用於各行各業,包括:
電子和半導體測試:用於電路驗證、元件特性分析和故障診斷。
汽車和電動車 (EV):對於電池測試、動力系統驗證和逆變器測試至關重要。
航空航太和國防:用於航空電子、雷達和衛星系統的高精度測試。
醫療設備:支援植入式和可攜式醫療電子設備的開發和測試。
再生能源:測試太陽能電池板、燃料電池和儲能係統至關重要。
9.直流電源和交流電源有什麼差別?
直流電源輸出直流電 (DC),為電子設備、電路板和組件的測試和供電提供穩定的電壓。交流電源輸出交流電 (AC),模擬來自電網或發電機的電力。交流電源通常用於測試由市電供電的產品,例如家用電器和工業設備。
10.為什麼直流電源中的漣波和雜訊很重要?
漣波和雜訊是指直流電源輸出電壓中不希望出現的波動。低漣波和雜訊對於需要清潔穩定電源的應用尤其重要,例如精密類比電路、射頻測試和醫療儀器。過高的雜訊可能會幹擾敏感元件,導致測試結果不準確、訊號品質下降或設備運作異常。選擇低漣波和雜訊的電源可確保在關鍵應用中獲得可靠的效能。
11.選擇直流電源時應考慮哪些關鍵參數?
選擇直流電源時,以下五個參數至關重要:(1)動態響應,(2)並聯或串聯操作能力,(3)負載調整率,(4)線路調整率,(5)紋波。
12.電源供應器中的遠端感測功能扮演什麼角色?
電源供應器的遠端感測功能可補償導線中的電壓下降以提高準確度,典型補償電壓約為 2V。
13. 噪音的產生原因是什麼?如何減少或消除電源對被測設備的雜訊?
噪音是電源本身產生的高頻脈衝序列,由開關開關切換過程中的尖脈衝引起。可以透過添加鐵氧體磁珠或採用接地方法來降低雜訊。
14.如果沒有歐姆表,有沒有簡單的方法可以確定電源是否有電壓輸出?
將電源正負輸出端短路,設定有效的電流值,開啟輸出。若螢幕顯示實際輸出電壓為0V,且電流與設定值相符,則表示電源有電壓輸出。
15.如何利用直流電源實現負電壓供電?
(1)在一種情況下,將電源的正極和負極反接到被測器件(DUT)上。
(2)另一種情況,將第一個通道的負極和第二個通道的正極短路,然後連接到DUT輸入的COM端。
16.什麼是雙頻?
開關電源採用頻率控制,在工作和待機時有不同的工作頻率,節能環保。
17.五重保護指的是什麼?
過壓保護、過電流保護、過溫保護、過載保護、短路保護。
18.開關電源和線性電源有什麼差別?
①開關電源是將直流電轉換為高頻脈衝電流,將能量儲存在電感、電容中,並利用電感、電容的特性,依預定要求釋放能量,從而調節輸出電壓或電流。線性電源沒有高頻脈衝,也沒有儲能元件,它利用元件的線性特性,在負載變化時,即時回授控制輸入,穩定電壓和電流。
②開關電源可以降壓,也可以升壓;線性電源只能降壓。
③開關電源效率高;線性電源效率低。
④線性電源控制速度快,紋波小;開關電源波紋較大。
19.有哪些串列埠選項?
RS232串列埠、RS485串列埠、USB串列埠、110V/220V切換,選用串列埠提供通訊協定。
20.輸入電壓可以切換嗎?
可實現 110V/220V 切換,但需要額外安裝。
21.一鍵鎖是哪個按鈕,鎖什麼功能?
【Lock】鍵可鎖定鍵盤輸入功能,防止意外變更參數。
22.可以儲存/調用100組電壓和電流嗎?
部分機型可設定0~99,共100組快速參數:電壓、電流、定時時長。
23.為什麼產品被描述為高精度?
市場上常見的精度是10mV,而我們的精度是1mV,精度更高。
24.為什麼電流波動很大?
電源電壓保持穩定時,負載電阻很可能會改變。為了排除電源問題,請確保連接的負載電阻恆定。用輸出夾將正負輸出端子短路-如果電流穩定,電源運作正常。
25.如果用戶將電壓設定為24V,那麼合適的過壓保護設定是多少?
建議設定為比正常工作電壓高2-3V,這樣既不干擾正常使用,又能起到一定的保護作用。
26.透過PC控制電源時,PC可以以交流形式控制嗎?
不可以。控制機架電源需要按照其通訊協定發送命令。
27.直流電源如何在恆流和恆壓模式之間切換?
自動切換。根據預設電流,達到設定電流值時進入恆流模式,未達到設定電流值時維持恆壓模式
28.有電壓輸出,沒有電流輸出?
如果顯示電壓無電流,可能是因為負載連接不良或負載電阻過大,導致實際輸出電流過小而無法偵測到。因此,請進一步檢查輸出埠是否有正常的電壓輸出。如果正常,請進行短路測試,以驗證電流是否正常。
29.我們的線性電源可以設定電流上升嗎?
例如,一個多段程序:例如,在 10 分鐘內升至 3A,保持 3A 60 秒,然後在 4 分鐘內升至 10A,並保持 10A 10 秒。
這可以透過 LIST 編程的自動控制來實現。
30.使用外部類比控制時,電壓上升和下降時間大約是多少?
電壓上升時間約 20ms。可以透過外部類比控制啟用輸出,將電壓設定為 0V,然後將電壓設定更改為 12V 來測量——0-12V 的上升時間約為 20ms。電壓下降時間約為 300ms(空載條件下),可以透過將輸出電壓設定為 12V,啟用輸出,然後將電壓設定變更為 0V 並記錄下降時間來測量。
31.負載調整率的電壓和電流指標是什麼意思?
電壓指標是指空載與滿載時的差值;電流指標是指滿載電流與過載限流後的電流差值。
32.選擇通訊介面時,LAN和GPIB哪個穩定性比較好?
最穩定的介面是LAN介面。 LAN介面具有容錯能力強、抗干擾能力強、傳輸速率高等特性。 LAN介面使用TCP和UDP兩種協議,TCP協定兼具上述優勢。 LAN底層包含網路層和資料鏈結層,並包含握手和校驗機制。 PC端傳輸資料時,會計算校驗和並隨資料一起傳送。 LAN端收到資料後,會重新計算校驗和,如果校驗和一致,則認為傳輸無誤。如果偵測到錯誤(例如資料亂碼、數值錯誤或傳輸中斷),底層會觸發自動重傳。因此,LAN介面的容錯能力和抗干擾能力優於其他介面。 GPIB介面缺乏校驗和握手機制,因此在受到干擾時,可能會出現傳輸之前資料或數值異常(使用者回饋)。不過,使用正品GPIB線纜,理論上這類問題很少發生。
33.開關電源研發用戶需要哪些測試設備來評估和測量其產品和組件的性能?
開關電源在研發調試測試過程中,重點在於線路調整率、負載調整率、輸入突波電流、效率測試、輸出漣波測試、額定參數、動態特性測試、輸入限流測試、過壓/過流保護等電氣性能指標。常用設備包括AC/DC電源、電子負載、功率分析儀、萬用電錶、示波器等。選用時,建議選擇高性能、高精度的電源/電子負載。
34. 開關電源的漏電流是什麼?
開關電源中的漏電流是指由於內部元件絕緣不完整而導致的意外電流從輸入端流向地或其他參考點。
漏電流通常是由電容耦合或絕緣不良引起的小電流,可能對人體安全造成潛在風險,尤其是在接觸導電部件或接地不當的情況下。因此,降低漏電流對於確保電源安全至關重要。
減少漏電流的方法:
改進絕緣材料和設計:優化絕緣材料和結構設計,確保優異的絕緣性能,最大限度地減少漏電流。
使用高品質組件:選擇高等級的電子元件(例如電容器、絕緣材料)以減少潛在的洩漏源。
進行嚴格的絕緣測試:生產過程中進行嚴格的絕緣和耐壓測試,確保在正常工作條件下絕緣可靠。
最佳化接地和屏蔽:設計合理的接地和屏蔽結構,減少電源與接地之間的電流耦合。
符合標準:確保開關電源符合相關的安全標準和認證,例如國際電工委員會(IEC)制定的標準和認證。
需要注意的是,降低漏電流是電源安全的重要方面,但並非唯一考慮因素。其他因素也必須綜合考慮過載保護、過熱保護、過壓保護等因素,以確保開關電源安全可靠地運作。
35.開關電源的線路調整率是?
- 開關電源的線路調整率是指輸入電壓變化時輸出電壓的穩定性。
當輸入電壓波動(例如,由於電網電壓變化)時,開關電源會調整輸出以保持穩定性。線路調整率量化了輸出電壓隨輸入電壓變化的程度,通常以百分比表示,計算方法如下:
線路調整率 = [(Vo_max – Vo_min) / Vo_nom] × 100%
在哪裡:
Vo_max = 最大輸入電壓時的輸出電壓;
Vo_min = 最小輸入電壓時的輸出電壓;
Vo_nom = 開關電源的額定輸出電壓。
例如,若開關電源的額定輸出電壓為12V,最大輸入電壓時的輸出電壓為11.8V,最小輸入電壓時的輸出電壓為12.2V,則其線路調整率為:
線路調整率 = (12.2V – 11.8V) / 12V × 100% = 3.33%
線路調整率越小,表示輸入電壓變化時輸出電壓的穩定性越好。線路調整率越低,表示開關電源在變化的輸入條件下能夠提供更穩定的輸出電壓,有助於保護和穩定所連接設備或電路的正常運作。
36. 開關電源中的漣波雜訊是什麼?哪些因素會影響它?
開關電源中的漣波雜訊是指輸出電壓或電流的高頻變化或波動。它通常以疊加在直流輸出上的交流訊號形式存在,可以使用示波器等工具進行觀察和測量。漣波雜訊可能會幹擾某些敏感電子設備和系統,因此在某些應用中需要將其控制在特定限值內。
影響開關電源漣波雜訊的因素:
開關頻率:漣波雜訊與開關頻率(電源中開關元件切換的速率)有關。通常,較高的開關頻率會導致漣波雜訊中的高頻成分增加。
輸出濾波:開關電源通常採用濾波電路來降低輸出漣波雜訊。這些電路使用電容器和電感器等元件來濾除高頻成分,其設計和性能直接影響紋波雜訊水準。
負載電流變化:漣波雜訊也會受到負載電流變化的影響。負載電流的大幅變化或突然變化會導致輸出電壓或電流漣波雜訊的增加。
開關元件和電路設計:漣波雜訊特性隨開關元件的選擇和電路拓撲結構而變化。在設計時選擇合適的開關元件和電路結構有助於降低漣波雜訊。
綜上所述,開關電源中的漣波雜訊是指輸出電壓或電流的高頻變化,受開關頻率、輸出濾波、負載電流變化以及開關元件的選擇和電路設計等因素的影響。
37.如何降低開關電源中的諧波電流?
為了減少開關電源中的諧波電流,可以採用以下方法:
- 濾波器:使用適當的濾波器可以減少輸出端的諧波電流。常見的濾波器包括LC濾波器和LCL濾波器,它們可以衰減高頻諧波分量,從而降低諧波電流的振幅。
- 諧振電路:在輸出端添加諧振電路,可以透過諧振將諧波電流轉移到其他頻率,從而有效降低諧波電流。
- 調變技術:採用適當的調變技術(例如PWM-脈衝寬度調變)可調整開關元件的導通時間,進而降低諧波電流的振幅。
- 最佳化設計:設計時最佳化電路拓樸和元件參數(例如合理選擇電感、電容、變壓器等)可以最大限度地減少諧波電流的產生。
- 符合標準:遵守相關的電氣安全和 EMC(電磁相容性)標準也很重要,因為這些標準規定了電源諧波電流的限制,以確保它們不超過可接受的水平。
需要注意的是,降低諧波電流是一項複雜的工程任務,需要綜合考慮電路設計、濾波技術、調變方法和標準合規性。在實際應用中,應根據具體情況結合使用上述方法,並建議尋求專業電源設計工程師或專家的指導。
38.開關電源中的PWM和PFM是什麼意思?它們各自的優缺點是什麼?
PWM 代表脈衝寬度調變。它透過改變訊號的脈衝寬度並保持週期不變來調節平均輸出功率。在 PWM 中,週期保持不變,但脈衝寬度會根據輸入訊號的幅度進行調整。這種調變方法廣泛應用於電力電子、馬達驅動等領域。
PFM 代表脈衝頻率調變。它透過改變脈衝頻率並保持脈衝寬度恆定來調整平均輸出功率。脈衝頻率隨輸入訊號的幅度而變化,因此 PFM 適用於電源管理系統和低功耗應用。
優點:
PWM:
- 高精度:透過脈衝寬度調整,實現高解析度的精確輸出控制。
- 噪音更低:高頻脈衝輸出,降低噪音。
- 適用性廣:適用於電力電子(如馬達驅動器、逆變器),適應性強。
PFM:
- 低靜態功耗:根據負載需求調整脈衝頻率,實現低靜態電流 – 非常適合低功耗應用。
- 抗干擾能力強:對輸入訊號變化敏感,可快速調整頻率以適應環境變化。
缺點:
PWM:
- 複雜的輸出濾波:高頻脈衝需要濾波才能獲得平滑的輸出。
- 電磁幹擾:高頻脈衝可能造成EMI問題,需要採取抑制措施。
PFM:
- 輕載時效率低:輕載下頻率調節範圍較寬會導致效率降低。
- 輸出紋波大:頻率變化可能會導致明顯的輸出漣波,需要額外的濾波。
39. 哪些因素會影響開關電源的EMC?
開關頻率:工作頻率會影響輻射和傳導電磁幹擾的程度。頻率越高,輻射峰值頻率通常也越高,因此需要更嚴格的EMC設計。
電源設計:整體設計和電路佈局會影響 EMC 效能。良好的設計會考慮接地佈局、訊號屏蔽和濾波器的使用,以減少干擾。
輸入和輸出濾波:輸入和輸出濾波器起著關鍵作用。輸入濾波器可抑制電源線上的高頻噪聲,而輸出濾波器可降低輸出線上的雜訊。
接地設計:良好的接地對於EMC至關重要,可以有效抑制共模和差模噪聲,降低接地噪聲,增強抗干擾能力。
組件選擇:選擇合適的組件(例如低噪音設備、屏蔽材料和高頻振盪抑制器)會影響 EMC 性能。
PCB佈局:合理的PCB(印刷電路板)佈局可以減少訊號迴路之間的干擾,避免環路和天線效應。
環境幹擾:環境中的其他電子設備和電磁場可能會幹擾開關電源(例如,附近的無線通訊設備或電磁輻射源)。
EMC 測試和認證:進行 EMC 測試並獲得認證(符合國際標準)可確保符合特定電磁環境的要求。
這些因素是相互關聯的,控制它們對於確保良好的EMC性能、減少對周圍設備的干擾、增強電源本身的抗干擾能力至關重要。
40.開關電源的效率與哪些因素有關?
開關電源的效率受幾個關鍵因素的影響:
- 開關元件的效率:主開關元件(例如MOSFET、二極體)在導通和關閉過程中會產生開關損耗。選擇高效率裝置可以提高整體效率。
- 開關頻率:決定開關速度和損耗。更高的頻率可以減少開關時間和損耗,從而提高效率。
控制電路和回饋迴路的效率:高效率的控制和回饋電路可最大限度地減少監控和調節過程中的能量損失,從而提高整體效率。
- 輸出負載:負載變化較大或輕載時,效率可能會下降。合理的負載匹配和設計可以提高效率。
- 轉換損耗:包括裝置的開關損耗、電感的磁損耗、濾波電容的損耗。優化這些損耗可以降低轉換損耗。
- 散熱:散熱不良或環境溫度過高會增加損耗。良好的熱設計可維持較低的工作溫度,進而提高效率。
- 輸入輸出電壓差:差異越大,開關元件和轉換元件的損耗越大,效率越低。
為了提高效率,應考慮特定要求和設計條件,採取選擇高效率裝置、最佳化控制/回授迴路和熱設計、匹配適當負載等措施。
41.開關電源輸出電壓低可能的原因有哪些?
低輸入電壓:開關電源的輸出電壓通常取決於輸入電壓。如果輸入電壓過低,輸出電壓也會隨之降低。這可能是由於輸入電源故障、電網電壓波動或電源線阻抗過大所造成的。
- 過載:輸出電壓受負載影響,若負載超過開關電源的額定容量,電源可能無法提供足夠的電流,導致電壓下降。
- 控制電路故障:控制電路用於調節開關元件,如果發生故障,可能會導致開關工作異常(例如無法正常開啟/關閉),從而影響輸出電壓的穩定性和準確性。
- 反饋迴路問題:開關電源使用回饋迴路來維持穩定的輸出電壓。偏差過大、回授元件損壞或回授迴路中的調節電路異常等問題都可能導致輸出電壓過低。
- 開關元件故障:開關設備(例如電晶體、二極體)的老化、損壞或過載會影響輸出電壓的穩定性和等級。
- 高溫:散熱不良或環境溫度過高會導致內部溫度升高,降低組件效能和穩定性,進而降低輸出電壓。
這些是輸出電壓低的常見原因。請檢查這些方面、進行維修或諮詢專業人士進行故障排除。
42.什麼是開關電源的負載調整率?
開關電源的負載調整率是指負載變化時輸出電壓的穩定性。
當連接到電源的負載發生變化時,開關電源會調整其輸出以保持穩定性。負載調整率量化了輸出電壓隨負載變化的程度,以百分比表示:
負載調整率 = [(Vo_max – Vo_min) / Vo_nom] × 100%
在哪裡:
Vo_max=最大負載下的輸出電壓;
Vo_min = 最小負載下的輸出電壓;
Vo_nom = 開關電源的額定輸出電壓。
例如,某開關電源額定輸出電壓為12V,最大負載時輸出為11.9V,最小負載時輸出為12.1V,其負載調整率為:
負載調整率=(12.1V-11.9V)/12V×100%=1.67%
負載調整率越小,表示負載變化時輸出電壓的穩定性越好,確保所連接的設備或電路在變化的負載條件下可靠運作。
43.海拔高度對開關電源有何影響?
在高海拔地區,稀薄的空氣和低氧水平可能會改變電子元件的運作狀態。為了確保可靠性和安全性,可能需要增加開關電源中元件之間的安全距離。
安全距離是指電子元件上的絕緣間隙或電氣間隙,旨在防止在正常或異常情況下(例如過壓、過流)元件之間發生電弧或擊穿。這些距離由設備設計需求、工作電壓和環境條件決定。
在高海拔環境下,空氣稀薄會降低絕緣性能,增加安全距離有助於降低元件間的電場強度,降低故障風險。
此外,高海拔地區可能導致溫度升高或散熱不足。高溫會對絕緣材料造成壓力,降低其性能。因此,增加安全距離也有助於改善散熱,幫助組件保持在可接受的溫度範圍內。
請注意,增加安全距離並非普遍適用。具體的安全距離必須根據設備要求和相關標準進行評估。對於在高海拔地區使用的設備,請參考設計指南和規範,以確保安全可靠。
44. 開關電源的動態負載特性如何?與哪些因素有關?
開關電源的動態負載特性描述的是開關電源的輸出電壓、電流在不同的負載條件下如何變化以及對負載變化的響應能力,反映開關電源在負載變化時的穩定性和性能。
與以下因素密切相關:
- 負載變化率:動態效能的關鍵因素。當負載突然變化時,電源必須快速調整輸出電壓和電流以滿足新的要求,這涉及到快速負載變化下的響應速度和穩定性。
- 輸出電壓調整時間:負載變化後,輸出電壓達到穩定狀態所需的時間。調整時間越短,表示對負載變化的適應越快,輸出越穩定。
- 帶載能力及範圍:與設計的最大帶載功率(帶載能力)以及電源穩定工作的負載範圍(帶載範圍)有關,電源應在這些參數範圍內保持穩定的輸出。
- 回饋控制機制:回饋迴路(監控輸出電壓並進行相應調整)的設計和效能直接影響電源在負載變化時的反應能力和穩定性。
綜上所述,動態負載特性是指電源在負載變化時調整輸出電壓/電流的能力、調整時間以及對負載容量/範圍的適應能力,受負載變化率、調整時間、負載參數以及反饋控制機制等因素的影響。
45.開關電源中的諧波是什麼?
開關電源中的諧波是指輸出電流或電壓中存在的非基波頻率成分。開關電源的工作原理是使用高頻開關裝置(例如 MOSFET)將輸入電壓轉換為高頻脈衝訊號,然後對其進行濾波和穩壓,以獲得所需的輸出。這些元件的開關操作會在輸出電流或電壓中引入高頻諧波成分。
諧波通常表示為基波頻率的倍數,例如二次諧波(2×基波頻率)、三次諧波(3×基波頻率)和四次諧波(4×基波頻率)。這些諧波會使電流或電壓波形失真,並可能幹擾其他電氣設備和電力系統。
諧波電流源自於開關元件的非線性特性和電路元件的頻率響應。為了滿足電氣安全和電磁相容性 (EMC) 要求,必須透過濾波設計、調變技術和最佳化電路設計來限制諧波電流。
46.開關電源的常見拓樸結構有哪些?
開關電源的常見拓樸結構包括:
- 降壓轉換器(降壓拓撲):一種基本拓撲,透過開關操作將輸入電壓降低到較低的輸出,適用於需要輸出電壓低於輸入的應用。
- 升壓轉換器(升壓拓樸):透過開關操作將輸入電壓提升到更高的輸出,適用於需要輸出電壓高於輸入的應用。
- 降壓-升壓轉換器(升壓/降壓拓撲):可增加或減少輸入電壓,提供寬輸出範圍,轉換由開關操作控制。
- 反激式轉換器:一種隔離拓樸結構,使用變壓器進行輸入輸出隔離,透過開關控制進行電壓轉換,適用於需要隔離的應用。
- Cuk 轉換器:可透過電感器的交替充電/放電來升高或降低電壓,提供寬的輸出範圍。
- 正向轉換器:一種類似反激式轉換器的隔離拓撲,但輸出電流會透過正向變壓器繞組傳輸。
- 全橋變換器:採用四開關橋結構進行電壓轉換,具有高功率輸出及高轉換率。
- 半橋轉換器:類似於全橋拓撲,但具有兩個開關(通常一個高端和一個低端),為中等功率應用提供高效率和緊湊尺寸。
- 推挽式變換器:採用兩個耦合繞組和週期性開關進行電壓轉換,提供高功率轉換能力。
- 串聯諧振變換器:利用諧振電路特性進行電壓轉換,工作頻率高,效率高,體積小。
每種拓樸結構都有其獨特的工作原理、特性和應用。選擇取決於輸入輸出電壓範圍、功率需求、效率需求和設計限制。
47.開關電源中的EMC是什麼意思?
EMC 是電磁相容性 (Electromagnetic Compatibility) 的縮寫,指電子設備、系統或組件在共享的電磁環境中共存並正常運作而不造成有害幹擾或受到有害幹擾影響的能力。
在現代社會中,我們周圍充斥著各種電子設備(例如電腦、手機、電視、無線通訊系統),這些設備會發射電磁輻射,並且對周圍環境非常敏感。設備之間的電磁交互作用可能會造成乾擾,進而影響設備的性能、可靠性和安全性。
開關電源的EMC目標是確保電源與系統在電磁環境中的互通性和相容性,最大限度地減少干擾和故障。它涉及兩個方面:
EMI(電磁幹擾):設備運作時發射的電磁輻射,可能會幹擾其他設備。 EMI 控制涉及電路設計、佈局和屏蔽,以減少輻射和傳導幹擾。
EMS(電磁敏感度):設備對外部電磁場的敏感度,可能導致錯誤或性能下降。增強 EMS 性能涉及抗干擾設計、電磁屏蔽、濾波和接地。
EMC 實施需要遵循國際標準(例如 IEC 61000 系列),以確保在電磁環境中的相容性。透過解決 EMC 問題,可以減少干擾,提高可靠性和互通性,確保系統正常運作。
48.為什麼我的儀器收到後開機顯示精度與規格不符?
確保儀器預熱至少 30 分鐘,並在 20–30°C 的溫度範圍內運作。這是儀器保持穩定性並滿足規格的必要條件。
49.什麼是斜坡時間?
上升時間是指測試電壓從0V逐漸上升至額定測試電壓所需的時間。通常用於電容性負載的直流耐壓測試,以避免電容性待測物因突然施加電壓而產生過大的瞬間充電電流,導致測量誤判。
50.開關電源和線性電源有什麼差別?如何選擇?
開關電源一般具有較高的功率密度,在相同的體積內提供較大的功率,具有體積小、重量輕的特性。
線性電源具有較好的漣波雜訊性能和快速恢復特性,但與同功率的開關電源相比,體積較大,重量較輕。
51.直流電源漣波測試注意事項
測試直流電源的輸出漣波時,必須連接線性負載。示波器的設定應參考漣波測試要求,通常包括:交流耦合、頻寬限制:20MHz、輸入探頭設定為 1:1 等。
52.直流電源工作模式(CV/CC)說明
一種是恆壓(CV)模式,根據恆壓電源的特性進行操作。
另一種是恆定電流(CC)模式,根據恆定電流電源的特性進行操作。
直流電源的工作模式取決於三個參數:設定電壓、設定電流和負載電阻。
53.線路調整率和負載調整率有什麼差別?
線路調整率是指輸入電壓對輸出電壓的影響,而負載調整率是指負載變化對輸出電壓的影響。
54.CC模式和恆定電流源有什麼差別?
CC模式(恆定電流模式)是一種固定電流模式。當環路電流超過設定值時,電源進入CC模式,將電流限制在設定值,但電壓可能會下降。恆定電流源的設計核心目標是輸出穩定的電流,電流穩定精度更高,負載適應範圍更廣(部分恆定電流源可以在0Ω到幾千歐姆的範圍內保持恆定電流)。
55.使用SENSE功能有哪些注意事項?
感測端子不得懸空;它必須與負載端的源端子短路。
56.電源四線輸出的講解及使用注意事項?
當電流超過5A時,一般都有Sense功能。 Sense的主要作用是補償線路損耗所造成的電壓降。使用時要注意的是,Sense端必須與負載端的源極端子短接,切勿懸空。
57.直流電源的輸出模式:恆壓(CV)模式、恆定電流(CC)模式
大多數直流電源都提供設定電壓輸出,稱為恆壓(CV)模式,更準確的描述是「設定一個固定的輸出電壓」。在此模式下,電源供應器的電流會隨負載變化而變化。
但是,此變化電流不能超過電源的最大設計電流(由應用和成本設計目標決定)或最大設定電流(以保護被測電路)。因此,一旦負載電流超過這兩個值中的任何一個,電源就會自動從CV模式切換到恆定電流(CC)模式。
以最大設計電壓/電流為30V/3A的直流電源為例:當負載不超過3A時,電源工作在恆壓模式,設定輸出電壓範圍為0~30V(基於最小設定解析度)。例如,輸出12V,只要負載不超過3A,理想的輸出電壓固定為12V(實際偏差受輸出精度、漣波/雜訊、線性調整率、負載調整率等規格影響),而電流值則隨負載變化。
一旦負載超過3A(根據歐姆定律,12V/3A=4Ω;低於4Ω的負載將消耗超過3A的電流),由於電源只能提供3A,因此它會切換到3A電流的CC模式,輸出電壓隨負載而變化。
負載、電流、電阻的關係如下:一般電流無法達到設定電流的原因是電阻不夠小。
大負載=大電流=小電阻;小負載=小電流=大電阻。
最大電流設定方法:
- 旋鈕設定:必須將輸出短路才能查看電流讀數。建議先將旋鈕旋轉至 0 電流位置。如果旋鈕處於最大電流位置,短路輸出時可能會產生火花(這可能會令人吃驚)。請緩慢地將旋鈕從 0 電流位置旋轉至所需的最大設定電流。
- 按鈕設定:只需使用數字和單位按鈕輸入所需的最大設定電流。
58.電源在什麼情況下會啟動過壓保護(OVP)?
電源供應器的過電壓保護 (OVP) 旨在保護被測設備 (DUT) 或電路下設備 (DUC),防止對其施加過高的電壓。
以下是 OVP 活化的三種可能情況:
- 情境 1:使用者忘記了上一個項目的 OVP 設置,而目前測試項目所需的電壓高於 OVP 設定。
範例:上一個專案中OVP設定為12.5V,而目前專案要求15V。設定的輸出電壓超過了12.5V的OVP設置,因此電源觸發保護機制,停止輸出。
- 場景二:接入遠端感測後,電源輸出因補償而超過OVP設定值。
範例:電路工作電壓為 12V,OVP 設定為 12.5V。線路損耗過大導致線路壓降 0.6V,導致待測元件電壓僅 11.4V。電源啟動補償至 12.5V,使待測元件電壓為 11.9V。進一步補償超過 12.5V 的 OVP 設定值,電源啟動保護機制並停止輸出。
- 情境 3:由於測試引線的電感,電源切換或程式電壓變化期間的瞬時電壓可能會因引線中雜散元件的 LC 諧振而超過 OVP 設定值。
59.可程式直流電源的程式解析度、顯示解析度、回讀解析度分別指的是什麼?
編程解析度是指可以透過鍵盤設定的最小電壓和電流。
顯示解析度是指電源螢幕上能夠顯示的最小電壓和電流。
回讀解析度是指設備內部能夠讀回的最小電壓和電流。
60.電源如何達到恆壓或恆定電流輸出?
恆壓輸出:設負載電阻為RL,設定電壓與設定電流的比值為RC。當RL > RC時,電源供應器工作於恆壓模式。
恆定電流輸出:設負載電阻為RL,設定電壓與設定電流的比值為RC。當RL<RC時,電源工作在恆定電流模式。
交流電源
1.什麼是交流電源?它的電流有什麼特性?

交流電源是輸出交流電的電源,其輸出電流的大小和方向隨時間呈現週期性變化,常見的波形是正弦波。例如,我們日常生活中使用的市電就是典型的交流電源。在中國,市電頻率為50Hz,即電流方向每秒變化100次(每個週期變化兩次)。這種週期性變化的特性使得交流電源在遠距離傳輸和電壓變換方面具有顯著的優勢。
2.交流電源與直流電源最本質的差異是什麼?
最本質的差異在於電流方向是否變化。交流電源輸出的電流方向是週期性變化的,而直流電源輸出的電流方向是恆定的。此外,交流電源的電壓會隨時間週期性變化,而直流電源的電壓通常比較穩定。在傳輸方面,交流電可以透過變壓器輕鬆變壓,方便遠距離高壓輸電,降低損耗;而直流電則更多用於電子設備、小型家電等短距離供電場景。
3.常見的交流電源有哪些種類?
常見的交流電源有市電(即電網電,廣泛應用於家庭和工業領域)、交流發電機(如柴油發電機、水力發電機、風力發電機等,將機械能轉化為電能,產生交流電)、交流穩壓電源(用於穩定市電電壓,避免電壓波動影響設備)以及一些特殊用途的交流電源設備(如實驗室使用的可調交流電源,可以調節電壓和頻率)。
4.交流電源的額定電壓、額定電流是什麼意思?
額定電壓是指交流電源正常工作時輸出的標準電壓值,是電源設計時規定的電壓,也是用電設備正常工作所需的電壓。額定電流是指交流電源在額定電壓下能夠長期穩定輸出的最大電流值。使用用電設備時,其工作電壓和電流應與交流電源的額定電壓和額定電流相符。如果設備電壓超過電源的額定電壓,可能會損壞電源或設備;如果設備電流超過電源的額定電流,可能會造成電源過載,從而出現過熱等故障。
5.交流電源的頻率對用電設備有哪些影響?
交流電源的頻率對用電設備,特別是感性負載(如電動機、變壓器等)影響較大。對於電動馬達來說,頻率直接影響其轉速。在一定範圍內,頻率越高,電動機轉速越快(遵循轉速與頻率成正比的關係)。如果頻率不符合電動馬達的設計要求,可能會導致電動馬達轉速異常、效率降低、發熱量增大,甚至損壞。對於變壓器來說,頻率過低會導致鐵損增加、發熱嚴重,影響使用壽命;頻率過高則可能加速絕緣材料的老化。此外,一些電子設備的時脈電路、控制電路等也會受到頻率的影響,導致其工作異常。
6.交流電源的正常電壓波動範圍是多少?
正常情況下,交流電源(主要指市電)的電壓會有一定的波動。本國規定市電電壓的波動範圍為額定電壓的±10%,即220V市電的正常波動範圍為198V-242V。大多數用電設備在此範圍內都能正常運作。如果電壓波動超過此範圍,可能會影響設備的正常工作,例如電壓過低可能導致設備無法啟動或運作不穩定;電壓過高則可能燒壞設備內部元件。對於對電壓敏感的設備,通常需要採用交流穩壓電源來穩定電壓。
7.交流電源的功率因數是多少?它有什麼意義?
交流電源的功率因數為交流電路中有功功率(有用功率)與視在功率(總功率)的比值,取值範圍為0~1。功率因數反映了電源的能量利用效率。功率因數越接近1,電能利用效率越高,無功功率(用於建立磁場而不對外做功的功率)越小,輸電線路上的損耗也越小。提高功率因數可以減少電力資源的浪費,減輕供電系統的負擔。因此,在工業生產中,提高功率因數是節約電能的重要措施。
8.使用交流電源時,為什麼要注意接地?
使用交流電源時接地主要是為了安全。當電氣設備內部發生漏電故障時,電流會透過接地線流入大地,防止人體接觸設備而發生觸電事故。此外,接地還可以降低電氣設備的電磁幹擾,並提高設備運作的穩定性。尤其是在一些精密電子設備中,良好的接地是確保設備正常運作的重要條件。
9.交流電源短路會造成什麼後果?如何避免?
交流電源發生短路時,會產生巨大的短路電流,導致供電線路熱量急劇增加,可能燒毀電線、供電設備,甚至引發火災。同時,短路也可能造成電網電壓瞬間急劇下降,影響其他設備的正常運作。為避免短路事故,必須確保電氣設備接線正確、絕緣良好,不要隨意連接電線,並在電路中安裝合適的保險絲或斷路器。發生短路時,保險絲熔斷或斷路器跳閘,可迅速切斷電源,保護電路和設備。
10.單相或三相交流電源如何選擇?
主要取決於您設備的功率和類型。對於電視、冰箱、燈具等小型家用電器,單相220V交流電源即可;對於馬達、大型機床等高功率工業設備,通常需要三相380V交流電源。三相380V交流電源可以提供更穩定的高功率輸出,更適合驅動三相馬達。您可以告訴我設備的功率和型號,我會具體為您推薦。
11.購買交流電源時應選擇什麼功率等級?
建議選擇功率比設備額定功率高20%-30%的電源。例如,如果設備額定功率為1000W,則選擇1200-1300W的電源比較合適。這是因為設備在啟動瞬間可能會出現功率峰值。留出一定的餘裕可以避免電源過載,延長使用壽命,並應對設備偶爾出現的功率波動。
12.新交流電源首次使用需要注意什麼?
首次使用時,請先檢查電源的輸入電壓是否與您的電網電壓相符。例如,如果電源標示220V輸入,請勿連接到380V市電。然後,連接設備時,請確保正負極(火線、零線、接地線)連接正確。地線必須正確連接以確保安全。啟動前,請將輸出電壓調整至設備所需的值,然後開啟設備電源,以免電壓過高損壞設備。
13.交流電源的直流模式是否具有直流電源的恆定電流(CC)輸出?
交流電源的直流模式不具備直流電源的恆定電流 (CC) 輸出。
交流電源的直流模式只能提供固定電壓 (CV) 輸出。當直流電源過載時,它會切換到恆定電流 (CC) 輸出,而交流電源的直流模式在過載時會停止輸出。
電子負載
1.什麼是電子負載?
與傳統固定負載相比,電子負載由可變參數裝置構成,其參數規格可根據需要進行修改,適用範圍更廣。
2.為什麼電流波動很大?
電源電壓保持穩定時,負載電阻很可能會改變。為了排除電源問題,請確保連接的負載電阻恆定。用輸出夾將正負輸出端子短路-如果電流穩定,電源運作正常。
3.使用電子負載測量電流時應注意什麼?
使用電子負載測量電流時,對客戶的採樣電阻要求較高,且必須無溫漂。建議在恆溫條件下測量,例如使用水循環保持恆溫。
4.直流電子負載除了CC、CV模式外,還有哪些模式,分別用於哪些場合?
直流電子負載還有CR、CR-LED、CW、CV+CC、CR+CC等工作模式。 CW模式可用於電池恆定功率放電測試;CV+CC適用於充電樁或車用充電器的測試場景,工作在CV模式,同時限制最大電流,避免觸發產品的過流保護;CR+CC常用於測試車用充電器的限壓、限流特性、恆壓精度、恆定電流精度,防止充電器過流保護。 CR-LED專門用於測試LED恆定電流源的帶載特性。
5.電子負載的CC和CV模式分別測量哪些電源的工作模式?
電子負載的CC模式用來測試電源的恆壓模式,電子負載的CV模式用來測試電源供應器的恆定電流模式。
6.直流電子負載並聯後能用在CV模式嗎?
直流電子負載若直接在輸出端並聯,則只能工作在恆定電流模式。部分型號配置為主從並聯後,可工作在恆壓模式。
7.直流電子負載本身有漣波嗎?這個參數是多少?
直流電子負載本身無紋波,漣波<10mV。
8.直流電子負載CR模式下,阻值的誤差範圍具體是如何計算的?
直流電子負載的電阻讀回值範圍為:(1/(1/R +(1/R)*0.01% + 0.08),1/(1/R -(1/R)*0.01% – 0.08))
9.解讀電子負載的零電壓(0伏特)啟動
電子負載的基本元件是MOSFET,它是一種壓控可變電阻。
電子負載是測試電源瞬態響應的重要裝置。如果我們將電子負載簡化為MOSFET,當此MOSFET連接到電源時,電源電壓必須達到MOSFET的Vds電壓才能使電流流動。因此,從基本結構角度來看,電子負載無法在零電壓下啟動。
如果您的應用需要零電壓啟動,該如何實現?
只需串聯一個電源來抵消Vds電壓,即可實現零電壓啟動。
可能的應用:
超級電容器、燃料電池
LCR表
1.什麼是LCR表,它的作用是什麼?
LCR 表,即電感 (L)、電容 (C) 和電阻 (R) 表,是用於精確測量這三種基本電子元件參數的專業設備。在電子製造業中,它可以用來檢測生產線上的元件參數是否符合標準,確保產品品質;在維修場景中,它可以幫助技術人員快速判斷故障電路板上的元件是否損壞;在科研實驗中,它可以為研究人員提供精確的元件參數,輔助電路設計和最佳化。例如,在開發新型電源時,需要使用 LCR 表來精確測量電感和電容值,以確保電源效能的穩定性。
2.LCR表的功能及正確使用方法
使用LCR表測量元件參數時,測量誤差是關鍵問題。首先,LCR表本身存在誤差,其次,還有各種其他原因,其中包括與測試樣品的連接方式。由於LCR表的型號不同,連接方式可能有所不同。一般來說,連接方式越複雜,測量精度越高。
3.LCR 表的基本精確度是多少?實際精度是多少?
LCR 表的基本精度是指在最佳測試條件下所達到的精度。一般來說,基本精度不包括可能來自外部因素(例如測試夾具或測試引線)的誤差;該精度是在 LCR 表處於特定參數條件下(例如最合適的測試訊號、頻率以及最低的測量速度)時獲得的。
LCR 表的實際精度是指在實際測量參數要求下,LCR 表所能提供的精度。影響 LCR 表實際精確度的可能因素,除了前面提到的測試訊號、頻率、測試速度之外,還包括被測元件的損耗因子(D)、LCR 表的內阻或量程等。
4.電阻測試為什麼要用四線測量?它和兩線測量有什麼不同?
測試小電阻時,一般會以四線測量,以避免導線本身內阻對測量結果的影響。大約當電阻高於1kΩ時,導線本身的電阻可以忽略不計,可以用兩線測量法來測試電阻。
5.LCR表可以測量非理想元件嗎?
是的,可以。實際應用中的大多數元件都是非理想的。例如,電感存在內阻,電容存在等效串聯電阻和等效並聯電阻。 LCR表可以透過特定的演算法測量並計算這些非理想元件的等效參數。例如,測量電感時,除了提供電感值外,還可以測量其等效串聯電阻;測量電容時,可以得到電容值、等效串聯電阻和等效並聯電阻等參數。這些非理想參數在分析電路效能和故障排除過程中至關重要,因為它們可以幫助您更準確地了解元件的實際工作狀態。
耐壓測試儀
1.什麼是耐壓測試儀,主要用在哪些場景
耐壓測試儀,全名為耐壓測試儀,又稱電氣絕緣強度測試儀、介電強度測試儀等,是用來檢測電氣設備絕緣性能的儀器。其基本原理是向被測設備的絕緣體施加高於正常工作電壓的電壓,透過測量產生的洩漏電流來評估其絕緣性能。在電氣設備製造業中,它可以用來檢測生產線上產品的絕緣性能是否符合標準,確保產品品質;在電力系統中,它可以定期對高壓電氣設備(如變壓器、斷路器)進行絕緣檢測,預防故障發生;在科研實驗中,它可以幫助研究人員測試新材料的絕緣特性,為新材料的研發提供數據支援。例如,在手機充電器的生產過程中,就需要用耐壓測試儀來偵測其絕緣性能,確保使用者的安全。
2.什麼是耐壓測試?
耐壓測試或高壓測試(HIPOT測試)是用於驗證產品的品質和電氣安全特性(例如UL、CE、VDE、CSA、TUV等國際安全組織所要求的標準)的測試。此類測試是在電氣產品未通電(但開關處於開啟狀態)的情況下,對其電源輸入端施加特定時間的高壓,以確認其是否符合安全組織針對該產品類型所規定的高壓衝擊值。
3.耐壓測試儀的容量是多少,如何計算?
耐壓測試器的容量一般是指交流測試的輸出功率,因此耐壓測試器的容量由最大交流輸出電壓乘以最大交流電流決定。
4.對產品進行耐壓測試時,如何確定所採用的測試電壓?
理想情況下,測試前應了解相關安全標準的測試要求。
對於一般非標準耐電壓測試,建議電壓 = 1000V + 2 倍工作電壓(測試時間 60 秒)。例如,對於工作電壓為 120V 的產品,建議測試電壓至少為 1240V。
5.產品做耐壓試驗時,如何決定採用交流耐壓還是直流耐壓試驗?
耐壓測試可以是交流電、直流電,甚至兩者兼有,完全取決於特定產品類型;一般來說,交流耐壓測試通常是強制性的。例如,消費性電子產品通常更多地使用交流電而非直流電。因此,產品至少必須接受與其最常用電源相同的耐壓測試。
6.交流耐壓試驗與直流耐壓試驗有何不同?
交流耐壓試驗不能對容性負載充電,且無論交流電壓供給時間長短,響應電流都立即流過並保持恆定。
直流耐電壓測試會對DUT的電容進行充電,因此在直流耐壓施加到DUT的瞬間,可以看到瞬間上升的充電電流;但當DUT的電容充滿電後,此充電電流就會消失。
一般來說,交流耐壓試驗與直流耐壓試驗所採用的電壓值有一定的比例關係,即交流*1.414=直流。例如,被測件採用2kV交流電進行測試,如果改為直流測試,則必須採用2kV*1.414=2.83kV直流耐壓。
7.什麼是絕緣電阻(IR)測試?
絕緣電阻是衡量絕緣材料品質的指標,其測試方法與耐壓測試非常相似。同樣,在電氣產品未通電的情況下,對需要測試的兩個絕緣點施加高達 500V(或最高 1000V)的直流電壓。絕緣電阻 (IR) 測試通常會給出以兆歐姆 (MΩ) 為單位的電阻值。典型的判斷方法是,絕緣電阻 (IR) 的值不得低於一定的兆歐姆 (MΩ) 值。
8.耐壓測試和絕緣電阻測試有什麼不同?
絕緣電阻 (IR) 測試是一種定性測試,可指示絕緣系統的相對品質。此測試通常採用 500V 或 1000V 直流電壓進行,結果以兆歐姆 (MΩ) 為單位。
耐壓 (Hi-Pot) 測試是一種定量測試,同樣會對待測物 (DUT) 施加高壓,但施加的電壓較絕緣電阻 (IR) 測試為高;且可根據不同需求,在交流 (AC) 或直流 (DC) 電壓下進行。結果以毫安培 (mA) 或微安培 (uA) 為單位。
9.什麼是連續性檢查?
導通性檢查是指利用微小電流來確認目前機殼與電源線接地端子之間是否有接地狀況。此檢測功能只能為測試人員提供產品接地狀況的初步確認。
10.什麼是接地阻抗測試?
接地阻抗測試是指測量待測物(DUT)框架與接地柱之間的阻抗;其目的是確保當產品受損時,其保護電路能夠發揮接地功能並處理故障電流。測試方法是將較大的直流電流或交流有效值電流(最高可達42A)直接通過接地電路,以確定接地電路的阻抗。
11.連續性檢查和接地阻抗測試有什麼不同?
導通性檢查僅驗證電源線接地點與產品導電錶面之間是否有電氣連接。
接地阻抗測試不僅可以確認接地連接的存在,還可以確認該連接是否能夠承受更高的電流。大多數標準要求電源線接地點與產品導電表面之間的電阻不得超過 0.1Ω。
12.什麼是圓弧?
電弧是指高壓通過絕緣系統時,電壓從一個導體表面跳到另一個導體表面而產生的火花(類似閃電)現象。
13.耐壓試驗的試驗電壓如何決定?
耐壓測試電壓的決定需要遵循被測產品的安全標準或規定。相關安全標準對耐壓測試的電壓和測試時間進行了規定。在大多數測試標準中,耐壓測試的電壓為:當工作電壓在42V~1000V之間時,測試電壓為工作電壓的兩倍加1000V,測試時間為1分鐘。
14.交流耐壓試驗與直流耐壓試驗的區別
交流耐壓測試可以立即施加測試電壓,測試後基本上不需要放電。直流耐壓可以測量具有容性負載的產品。
示波器
1.什麼是示波器?
示波器是一種直觀顯示訊號幅度隨時間變化的波形的儀器。它是一種綜合的訊號特性測試儀,也是電子測量儀器的基本類型。它不僅可以顯示被測訊號的波形,還可以測量訊號的振幅和頻率等參數。
示波器分為類比示波器、數位儲存示波器、混合訊號示波器、虛擬數位示波器等。
其中,數位儲存示波器,簡稱DSO(數位儲存示波器),以數位編碼的形式儲存訊號。 RIGOL的DS系列均為數位示波器。
混合訊號示波器,通常稱為MSO(混合訊號示波器),最顯著的特點是能夠進行數位和類比訊號的混合測量,為當今流行的嵌入式開發提供了極大的便利。
2.觸發的概念是什麼?
為了使掃描訊號與被測訊號同步,需要設定某些條件。被測訊號會不斷與這些條件進行比較,只有當被測訊號滿足這些條件時才啟動掃描,使掃描頻率與被測訊號相同或成整數倍關係。這種技術稱為“觸發”,這些條件稱為“觸發條件”。
觸發模式包括自動觸發、常規觸發、單次觸發等。
觸發模式有很多種,最常用、最基本的是邊緣觸發;其他觸發模式包括脈寬觸發、斜率觸發、視訊觸發和交替觸發。在數位訊號中,還有碼型觸發、持續時間觸發等。
3.示波器的捕獲率是多少?
示波器的捕獲率是指單位時間內示波器所捕獲的波形個數,通常以波形每秒(wfms/s,waveforms/s的縮寫)來表示。
4.為什麼輸出阻抗在高阻抗和50歐姆之間切換時輸出沒有變化?
這是因為訊號源的物理輸出阻抗固定為50歐姆,而輸出阻抗的設定只是透過軟體調整訊號源輸出值的大小。
首先,切換輸出阻抗時,訊號幅度設定會隨之改變。例如,一個1KHz、2Vpp的方波,在高輸出阻抗下,切換到50歐姆後,設定會變成1KHz、1Vpp的方波。但是,如果我們仍然將示波器的輸入阻抗設定為高阻來觀察該訊號,測量結果仍然會是1KHz、2Vpp的方波。這是由於示波器的輸入阻抗與訊號源的輸出阻抗不匹配所造成的。此時,我們需要將示波器的輸入阻抗調整為50歐姆,才能得到正確的測量結果:1KHz、1Vpp的方波。
5.外部觸發有什麼作用?
外部觸發源可用於在兩個通道擷取資料的同時觸發第三個通道。例如,可以使用外部時脈或被測電路的訊號作為觸發源。
6.示波器的頻寬是多少?
頻寬是表徵示波器可觀測訊號頻率範圍的物理量,通常以MHz/GHz為單位表示。一般認為,示波器的頻寬是示波器測量訊號幅度下降到訊號真實幅度的70.7%(-3dB)時的頻率點。這裡的訊號通常以正弦波為參考,該正弦波只有一個諧波。
示波器的頻寬不足會導致波形振幅衰減和波形失真。
示波器所需頻寬=被測訊號的最高頻率成分×5
7.採樣率不足對測試測量有何影響?
測量波形的混疊;
波形丟失;
影響高頻訊號振幅和邊緣的測量。
8.示波器的即時取樣率是多少?
實時採樣率對應於實時採樣。
即時取樣率是指表徵示波器取樣能力的物理量,是指示波器在單位時間(1秒)內採集的點數(sample,縮寫為Sa),通常以MSa/s或GSa/s表示。
9.示波器可以測量電流嗎?
可以。可使用相容於BNC介面的電流探頭,同時需向探頭廠商索取電流電壓對應表,以便手動換算。
10.當探頭設定為 1X 來測試 485 通訊設備時,為什麼會發生通訊錯誤?
因為1X模式下探頭的輸入阻抗為1MΩ,小於10X模式下的10MΩ,而且這個阻抗並聯在被測系統上,降低了系統阻抗,影響分壓,造成通訊失敗。
11.數位示波器的即時頻寬定義是什麼?
數位示波器的即時頻寬,又稱為單次頻寬,是指示波器在即時/單次取樣時的頻寬值,受取樣率的影響較大。
數位示波器的即時頻寬主要受兩個方面的限制:示波器的類比頻寬和取樣率。
示波器的類比頻寬由前端放大器的頻寬決定;示波器的即時頻寬≤(取樣率/5)。綜上所述,數位示波器的即時頻寬是類比頻寬與(取樣率/5)兩者中的較小值。
12.如果示波器標註60MHz,是否可以理解為它最多可以測量到60MHz?
60MHz頻寬的示波器並不代表它能很好地測量60MHz的訊號。依照示波器頻寬的定義,如果將一個峰峰值為1V的60MHz正弦波輸入到60MHz頻寬的示波器中,在示波器上會看到大約0.7V的訊號。
13.示波器的波形捕獲率是多少,有什麼影響?
波形捕獲率是指示波器單位時間內捕獲的波形個數。數位示波器並不是即時顯示波形的,從更新到顯示完成的這段時間裡,採樣晶片仍在持續採集波形,只是螢幕無法顯示出來。這段時間稱為示波器的死區時間。死區時間內的波形無法被觀察到,造成波形流失。示波器的捕獲率越高,死區時間越小,丟失波形的機率就越低。因此,在觀察一些瞬態訊號時,使用波形捕獲率較高的儀器可以提高觀察到所需波形的機率,也就是提高測試效率。
14.用100MHz頻寬的示波器測量10MHz正弦波時,為什麼探頭設定為1X和10X時結果不同?
實際測試頻寬是示波器頻寬和探頭組成的系統綜合頻寬。 1X模式下探頭的頻寬通常只有6MHz,測量10MHz波形時會有明顯的衰減。因此,探頭設定為10X(滿頻寬)時的結果是正確的。值得注意的是,250MHz示波器搭配250MHz探頭,系統頻寬小於250MHz。因此,選擇合適的探頭對於示波器測試至關重要。
15.如何用數位示波器測量市電?
- 答:測量市電有兩個關鍵點:
1. 確保市電的峰值峰值在示波器的量程範圍內,否則無法看到完整的波形。市電的有效值為220V。對於最大垂直檔位為10V/div的數位示波器,在10X探頭的輔助下,可以測試峰峰值最大為800V的電壓;
2. 確保被動探頭的接地線夾連接到接地(而不是零線!)。零線上有電壓(可用數位萬用電表確認),直接接觸探頭的接地線夾會導致短路。
測量市電時注意事項:
1. 建議使用100:1的被動探頭,以確保數位示波器的使用壽命;
2. 探頭的接地夾必須連接到接地線,切勿連接到零線或火線,以防止短路;
3. 如果預算允許,示波器可以使用高壓差分探頭(測試時無需擔心接地問題)或帶有隔離變壓器的高壓被動探頭;
16.探頭在1X模式下測量高頻訊號為什麼不準?應該如何測量?
由於1X模式下探頭的頻寬通常只有6MHz,對高頻訊號會造成明顯的衰減。測量高頻訊號時,請務必使用10X模式,並避免使用接地線夾,以防止分佈電感所造成的反射。建議使用接地彈簧。測量BNC介面輸出時,可使用探頭的BNC介面轉換器或BNC同軸電纜進行測試連接。
17.如何用示波器測量電源漣波?
電源紋波是指開關電源在開關和整流過程中產生的小幅值振盪波形,其振幅通常在mV級。測量紋波相當於測量具有較大直流偏移的高頻交流波形,實際應用中更注重其峰峰值。以下是一些注意事項:
1. 示波器採用交流耦合並啟用頻寬限制;
2. 探頭設定為1X模式,以確保訊號保真度;
3. 探頭使用接地彈簧代替接地線,以減少高頻反射;
4. 接觸或盡可能靠近測試點,以避免引入外部噪音幹擾。
18.什麼是浮地測試?如何進行浮地測試?
浮地訊號是指訊號系統中任何一點與參考點均無電氣連接,參考點通常為大地,故名「浮地」。測試浮地訊號時,由於系統中的所有點都可能存在相對地的電壓,使用常規的測試方法可能會因探頭接地線夾連接而導致短路,燒毀電氣設備,嚴重時甚至危及操作人員的安全。浮地訊號的測量可以參考差分訊號的測量,主要包括以下幾種方法:
A. 當精度要求不高時,可以使用兩個通道進行測量。具體操作是:用兩個探頭的探針分別接觸兩個測試點,連接各自的地線夾,然後利用示波器的數學運算功能將兩個通道的波形相減,得到的波形即為被測波形。這裡要注意正確設定被減數和減數,否則結果可能會取反。
B. 當要求高精度時,有兩種方法:1. 使用差分探頭測量;2. 使用隔離變壓器隔離示波器電源。使用隔離變壓器時,最好只使用一個通道,否則由於兩個通道共地,可能導致結果不準確。
19.示波器的自動測頻和硬體頻率計測量有何不同?
示波器的軟體測量是對目前螢幕顯示內容進行計算和測量。當示波器處於自動觸發模式時,顯示的波形會不斷刷新。對於一些規則的訊號,每次波形刷新後參數變化不大甚至沒有變化,因此示波器讀數的波動範圍不大。但如果訊號包含大量雜訊或非週期性波形,示波器顯示的數值就會不斷跳動。此時按下「STOP」鍵,波形停止後測量值會穩定下來。而硬體頻率計是透過示波器內部硬體電路對輸入訊號的觸發進行計數和計算來獲取結果的。因此,對於同一個訊號,移動觸發電平會導致硬體頻率計顯示的測試結果不同。如果訊號中疊加了大量噪聲,由於觸發不規律,硬體頻率計的顯示也會不斷跳動。使用者需要根據實際情況選擇合適的測量方法。
20.示波器的等效取樣率是多少?
等效取樣率對應等效取樣。
等效採樣又稱為重複採樣,是彌補即時採樣率不足的有效技術手段。
等效採樣僅對週期性或重複性訊號有效。
21.探針相關知識
示波器探頭種類繁多,性能各異,例如高壓探頭、差分探頭、有源高速探頭等等,價格從幾百元人民幣到數萬美元不等。決定探頭價格的主要因素是其頻寬和功能。探頭是示波器中與電路接觸的部分,好的探頭可以提供測試所需的保真度。為了達到這一點,即使是被動探頭,內部也必須包含許多被動元件補償電路(RC網路)。
22.什麼是儲存深度?
儲存深度是指示波器記憶體中能夠儲存的波形取樣點數,通常以pts(「點」的縮寫)表示。
波形儲存時間=儲存深度/取樣率
23.示波器可以保存波形多久,取決於哪些參數?
示波器的波形儲存時間=儲存深度/即時取樣率,與儲存深度成正比,與即時取樣率成反比。從根本上講,示波器能夠儲存波形多長時間取決於目前的時基設定和儲存深度的選擇。因為在一定的時基設定下,取樣率是固定的,並且受是否啟用長時間儲存的影響。
24.示波器的上升時間是多少?
上升時間通常定義為訊號從上升沿的 10% 上升到 90% 所需的時間。
示波器的上升時間與其頻寬直接相關,關係如下:
經驗公式:T_rise = 0.35 / 示波器頻寬(適用於 1GHz 以下的頻寬)
25.什麼是觸發釋抑?
觸發釋抑是指暫時關閉示波器的觸發電路一段時間(即釋抑時間)。在此期間,即使存在滿足觸發條件的訊號波形點,示波器也不會觸發。示波器觸發部分的作用是穩定地顯示波形,主要是那些週期重複性較大,並且在大周期內有很多滿足觸發條件的非重複點的波形。
26.交流有效值與均方根(RMS)有何不同?
均方根值又稱有效值。它的計算方法是:先求平方,再求平均值,最後取平方根。如果一個交流電和一個直流電通過一個阻值相同的電阻器,在相同的時間內(一個週期)產生相同的熱量,則這個直流電的值稱為該交流電的有效值。



