在電子電路的測試與分析工作里，測量信號的上升時間是一項極為基礎(chǔ)且關(guān)鍵的任務(wù)。信號的上升時間，簡單來說，就是信號從一個特定的低電平值上升到一個特定高電平值所耗費的時間。這個參數(shù)在評估電路性能、排查故障以及確保電子設(shè)備穩(wěn)定運行等方面都起著舉足輕重的作用。普源示波器 MHO2034 憑借其出色的性能，為精確測量信號上升時間提供了可靠的手段。

前期準(zhǔn)備工作

探頭的精心挑選

測量前，探頭的選擇至關(guān)重要。普源示波器 MHO2034 通常可搭配多種探頭，對于信號上升時間的測量，要依據(jù)被測信號的特性來挑選合適的探頭。如果被測信號頻率較低，普通的無源探頭或許就能滿足需求，其結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，且使用方便。但要是面對高頻信號，那就必須選用帶寬足夠高的探頭。因為探頭的帶寬決定了它能夠準(zhǔn)確測量的信號頻率范圍，若探頭帶寬不足，在測量高頻信號時，就會出現(xiàn)信號失真的情況，導(dǎo)致測量的上升時間不準(zhǔn)確。例如，在測量一個 100MHz 的信號上升時間時，若使用了帶寬僅為 50MHz 的探頭，由于探頭無法有效捕捉到信號的高頻成分，顯示出的信號波形會被平滑化，上升沿變得不那么陡峭，測量得到的上升時間就會比實際值偏大。

此外，探頭的衰減比也是需要考慮的因素。常見的衰減比有 1X 和 10X，當(dāng)被測信號幅值較大時，為避免示波器輸入過載，應(yīng)選擇 10X 衰減比的探頭。在連接探頭時，務(wù)必確保連接穩(wěn)固，任何松動都可能引入干擾信號，影響測量精度。同時，要將探頭的接地端可靠地連接到電路的地線，良好的接地能夠減少接地環(huán)路噪聲，保證測量的準(zhǔn)確性。

示波器的細(xì)致設(shè)置

開啟示波器后，首先要進(jìn)行垂直刻度的設(shè)置。這需要根據(jù)預(yù)估的信號幅值來操作，由于我們關(guān)注的是信號的上升沿，所以要確保信號在垂直方向上能夠清晰顯示，既不會因刻度設(shè)置過大導(dǎo)致信號過于扁平難以分辨細(xì)節(jié)，也不會因刻度過小使信號超出屏幕顯示范圍。假設(shè)預(yù)估信號幅值在 0 到 5V 之間，可嘗試將垂直刻度設(shè)置為 1V/div，這樣信號在屏幕上大約會占據(jù) 5 格的垂直范圍，便于觀察。

耦合方式的選擇也很關(guān)鍵，對于測量信號上升時間，交流耦合（AC）和直流耦合（DC）都有可能用到。直流耦合能顯示信號的完整波形，包括直流偏置和交流成分，適用于測量包含直流分量且上升時間受直流影響較大的信號。比如，在測量一些電源電路輸出信號的上升時間時，若該信號帶有直流偏置，使用直流耦合可以完整地觀察到信號從初始直流電平上升的過程。而交流耦合則會濾除信號中的直流成分，只顯示交流部分，當(dāng)我們只關(guān)注信號的交流變化部分的上升時間時，交流耦合更為合適。例如，在測量音頻信號等純交流信號的上升時間時，交流耦合可以去除可能存在的直流干擾，使我們更專注于信號的有效上升沿。

接下來是時基設(shè)置，這直接關(guān)系到能否準(zhǔn)確測量信號的上升時間。時基設(shè)置要根據(jù)信號的頻率和預(yù)期的上升時間來調(diào)整。如果信號頻率較高，上升時間較短，就需要選擇較小的時基檔位，以確保能夠清晰地捕捉到信號上升沿的細(xì)節(jié)。例如，對于一個上升時間在納秒級別的高頻信號，可能需要將時基設(shè)置為 1ns/div 甚至更小。相反，若信號頻率較低，上升時間較長，就應(yīng)選擇較大的時基檔位，使信號在屏幕上能夠完整地顯示出上升過程。比如，對于一個上升時間在毫秒級別的低頻信號，將時基設(shè)置為 1ms/div 會更合適。

觸發(fā)模式的設(shè)置同樣不容忽視。普源示波器 MHO2034 提供了多種觸發(fā)模式，如自動觸發(fā)、正常觸發(fā)和單次觸發(fā)等。在測量信號上升時間時，自動觸發(fā)模式較為常用，它能使示波器在沒有觸發(fā)信號時也能持續(xù)顯示掃描線，便于快速觀測到信號。但當(dāng)信號較為復(fù)雜或存在干擾時，正常觸發(fā)模式可能更合適，我們可以通過設(shè)置觸發(fā)電平、觸發(fā)沿等參數(shù)，讓示波器只在滿足特定條件時才觸發(fā)掃描，從而穩(wěn)定地捕捉到所需的信號上升沿。例如，當(dāng)被測信號疊加了噪聲，導(dǎo)致自動觸發(fā)下波形顯示不穩(wěn)定時，將觸發(fā)模式改為正常觸發(fā)，并合理設(shè)置觸發(fā)電平略高于噪聲電平，選擇上升沿觸發(fā)，就能使示波器準(zhǔn)確地在信號上升沿達(dá)到觸發(fā)電平時觸發(fā)掃描，得到穩(wěn)定的波形用于上升時間測量。

測量操作過程

信號的連接與觀察

完成上述準(zhǔn)備工作后，將探頭的探針連接到被測電路的測試點，確保接觸良好。此時，示波器屏幕上會顯示出信號的波形。在觀察波形時，要注意信號是否穩(wěn)定，有無異常干擾。如果發(fā)現(xiàn)波形抖動或存在雜波，可能是探頭連接問題、外部干擾或者示波器設(shè)置不當(dāng)，需要及時排查解決。例如，若波形出現(xiàn)周期性的尖峰干擾，可能是附近有其他高頻設(shè)備產(chǎn)生的電磁干擾，此時可以嘗試將示波器和被測電路遠(yuǎn)離干擾源，或者使用屏蔽罩對被測電路進(jìn)行屏蔽。

上升時間的測量

普源示波器 MHO2034 提供了多種測量上升時間的方法。一種常用的方式是利用示波器的自動測量功能。在示波器的操作菜單中，找到 “測量” 選項，然后選擇 “上升時間” 測量項目。示波器會根據(jù)內(nèi)置的算法，自動識別信號的上升沿，并計算出上升時間，測量結(jié)果會直接顯示在屏幕上。例如，當(dāng)我們選擇上升時間測量后，示波器可能顯示上升時間為 5ns，這就表示信號從規(guī)定的低電平上升到高電平所花費的時間是 5ns。

另一種方法是使用光標(biāo)測量。通過操作示波器的光標(biāo)控制按鈕，在屏幕上調(diào)出兩條光標(biāo)，將一條光標(biāo)放置在信號上升沿的起始低電平位置，另一條光標(biāo)放置在達(dá)到規(guī)定高電平的位置。示波器會自動計算兩條光標(biāo)之間的時間差，這個時間差就是信號的上升時間。這種方法相對更靈活，尤其適用于自動測量結(jié)果不準(zhǔn)確或者需要更精確測量的情況。比如，當(dāng)信號的上升沿存在一些不規(guī)則變化，自動測量算法可能誤判，此時使用光標(biāo)測量可以更準(zhǔn)確地確定上升時間的起止點，從而得到更精確的測量值。

測量結(jié)果分析與注意事項

結(jié)果分析

在得到信號上升時間的測量結(jié)果后，需要對其進(jìn)行分析。首先要判斷測量結(jié)果是否符合預(yù)期。如果測量結(jié)果與理論值或設(shè)計要求相差較大，就需要查找原因。可能是測量過程中存在誤差，比如探頭的影響、示波器設(shè)置不合理等；也可能是被測電路本身存在問題，例如電路中的元器件性能異常、布線不合理導(dǎo)致信號傳輸延遲等。例如，如果測量得到的信號上升時間比設(shè)計要求長很多，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)是由于使用的探頭帶寬不足，導(dǎo)致信號高頻成分丟失，上升沿變緩，此時更換合適帶寬的探頭后重新測量，可能會得到更符合預(yù)期的結(jié)果。

注意事項

在整個測量過程中，有一些注意事項需要牢記。除了前面提到的探頭選擇、連接和示波器設(shè)置等方面，還要注意環(huán)境因素的影響。測量環(huán)境中的電磁干擾、溫度變化等都可能對測量結(jié)果產(chǎn)生影響。盡量選擇在電磁干擾較小的環(huán)境中進(jìn)行測量，避免附近有大功率電器設(shè)備、無線通信基站等干擾源。同時，要注意示波器和被測電路的工作溫度，過高或過低的溫度可能會影響設(shè)備的性能，導(dǎo)致測量不準(zhǔn)確。例如，在高溫環(huán)境下，示波器內(nèi)部的電子元器件可能會出現(xiàn)性能漂移，影響測量精度，所以應(yīng)盡量在設(shè)備規(guī)定的工作溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測量。

此外，測量過程中要保持示波器和被測電路的穩(wěn)定性。避免對示波器進(jìn)行不必要的移動或操作，防止因震動等原因?qū)е聹y量結(jié)果波動。對于被測電路，也要確保其工作狀態(tài)穩(wěn)定，在測量前讓電路充分預(yù)熱，使其達(dá)到穩(wěn)定的工作狀態(tài)，這樣才能得到準(zhǔn)確可靠的信號上升時間測量結(jié)果。

使用普源示波器 MHO2034 測量信號上升時間，需要我們在前期準(zhǔn)備階段精心挑選探頭、細(xì)致設(shè)置示波器參數(shù)，在測量過程中準(zhǔn)確連接信號、熟練運用測量方法，并且在測量后對結(jié)果進(jìn)行合理分析，同時注意各種可能影響測量準(zhǔn)確性的因素。通過不斷實踐和總結(jié)經(jīng)驗，我們能夠利用這款示波器獲得精準(zhǔn)的信號上升時間測量結(jié)果，為電子電路的研究、開發(fā)和調(diào)試提供有力的數(shù)據(jù)支持。