20210724 伴伴學：皮爸陪你開箱示波器 RIGOL-DS1054Z

購入價格 ~NT$14K 為國內代理商產品

開箱… 真的是箱子膠布貼著都還沒開，打開箱子裏面有2/3是空的由泡棉撐起來的緩衝空間(保護很好)。配件有附上四組探棒，電源線與各種接頭。

  • 儀器的電源線 AC Power cord 不建議拔(折)掉第三Pin(Ground)。如果環境是無接地插座時，可以用轉接頭。 (便宜的電源線就直接折了)

  • 螢幕顯示的語言可選擇 簡繁中/英/日/…，而操作按鍵的標示為"英文" 可以用右方旋鈕移動選項，按下旋鈕來選定。主螢幕的操作介面是類似ATM，透過螢幕旁的按鈕操作，不是觸控的螢幕。(Read the Fxxxing manual)

  • 探棒有附色環套，可以由探棒尾端套上，色環顏色分別對應到四組輸入信號的配色，方便分辨Channel。

  • 初次使用校正：

    1. 探棒接在示波器右下方測試用的端子上，分別是 1KHz 方波與接地 (Ground)。機器本身為共地。以探棒本身的勾子高在方波信號端，夾子則夾在接地上。
    2. 按下"Auto"鈕，示波器會自動調整檔位與觸發方式
    3. 探棒附小調校棒(一字)，可調整棒探上的"可變電容"，來改變整體的阻抗匹配。
    4. 實測看不出來調整的效果，於是切換至 x10，再重新使用auto調整顯示
    5. 這時候調整校正電容可以看出 Edge sharpening 的效果。

    金屬的起子會影響環境的電場，因此調整可變電容時，最好使用塑膠或是陶瓷的起子，以避免量到錯誤的數值！

    (隨附的是塑膠材質的調校棒–會"威去",品質有待商確)

  • 接地彈簧
    所謂彈簧型連接器，它適合於連接高密度的Connector。因為使用直接插入探針（Push-in probe tip）不容易接觸到Connector中間的Pin，而使用Y型的雙導線連接器（Y-lead adapter）又容易引入干擾信號，使用這種彈簧型連接器是很好的選擇。

  • Probe x1 ,x10 除了是量測信號的倍率外，也會影響到Probe 的高頻信號輸入阻抗。

    • 1x 適用 DC to 20MHz
    • 10x 適用 > 20MHz

  • MATH -> 數學運算 -> 運算子 -> FFT, 運算"打開", 即可觀查到快速傅利葉運算，將時域信號計算出頻域下的"頻譜"：

    1. 調整輸入信號的游標ab範圍，可以在螢幕下半部看到運算出的結果。一個由高往低的分佈上，會有好幾個凸起的信號，分別對應到：DC訊號, F0 主頻, 次級諧振 (1st, 2nd… harmonic)
    2. 其中第2根凸起的信號為主頻F0，示波器也有自動計算的結果。 (圖片中移動A cursor量測為 460Hz, 實測 454Hz)
    3. 而第3根跟之後凸起的信號為次諧波 (圖片中使用游標 B cursor量測為 920Hz 剛好是主頻 460x2 Hz)
    4. 更高階的諧波並沒有在固定的位置上 (移動cursor量測為1.040KHz 即 460x3 Hz)，可能是因為輸入信號不是對稱的三角波

  • 簡單的記憶法：

    • 奇數次諧波 ("奇"字的上面尖尖的) -> 基本波+奇次諧波 = 方波 (由奇次sine wave構成)
      \(x_{square}(t)=\frac{4}{\pi}\sum\limits_{k = 1}^\infty{\frac{\sin((2k-1)2{\pi}t)}{2k-1}}=\frac{4}{\pi}(\sin(2{\pi}t)+\frac{1}{3}\sin(6{\pi}t)+\frac{1}{5}\sin(10{\pi}t)+...)\)
    • 偶數次諧波 ("偶"字的上面平平的) -> 三角波
      \(x_{triangle}(t)=\frac{8}{\pi^2}\sum\limits_{k = 0}^\infty{(-1)^k\frac{\sin((2k+1)t)}{(2k+1)^2}}=\frac{8}{\pi^2}(\sin(t)-\frac{1}{9}\sin(3t)+\frac{1}{25}\sin(5t)-...)\)
      大海更正：奇偶單字與波形的關係講顛倒了（我在胡扯），建議拿掉
      舜傑補充:直接看傅立葉級數比較準

  • 總諧波失真 = 諧波高度/(主頻高度+所有諧波高度) 當諧波的高度愈低，代表信號的失真愈少。

(ARDUINO IDE 如果在輸入法中文模式下，可能會發生重複貼上內容)
蘋果鍵盤: Del = Fn + Back Space

I2C 量測 & Decode

  • I2C generator from "WiFiBoy" RIGOL 說明書很兩光

    量測的方式與步驟：

    • Ch1. I2C 資料信號
    • Ch2. 時鐘 CLK 信號
  1. 先用自動觸發，並選擇適當的水平、垂直的檔位(ex. 2 Volt)，讓兩個頻道的信號分別在螢幕的上下部。沒有適當的觸發設定時，會是連續跑動的波型。
  2. 然後以 Ch1 的 I2C 為觸發源，調整觸發水平(trigger level)，可以將觸發類型指定為 I2C。 TTL 信號要以小於等於 3.3V 作為觸發條件。當觸發改為「普通」時，則是有觸發才有信號波型。(single shot mode)
  3. 使用 measure 鈕可以固定顯示的信號
  4. 接下來調整觸發點的時間(水平)位置到左端，即螢幕上方紅色的倒V字標記，這樣子可以一次看到比較多的 I2C 數據。
  5. 選 math -> decode -> I2C 指定要解碼的頻道：Data 為 Ch1，時鐘為 Ch2。接下來啟用解碼(Decode ON)，螢幕下方就會顯示解碼的數值。
  6. 螢幕(右)按鍵可以選擇解碼的格式(format)，改成16進位碼顯示。
  • 要能夠看清楚 I2C 解碼，必須有適當的觸發，在單次觸發的情況下，"I2C Decode" 才能夠正常運作。在 "Auto Mode" 自動觸發下，波型會一直跳動，無法看到 "I2C Decode" 出來的資料。
  • 量測時要確認輸入端的電源充足，波型才會正常。
  • [ 皮爸需買一箱"綠色乖乖"回來放]

Reference

Select a repo