[心得] 進階電系查修工具 — 示波器入門指南

看板biker (機車摩托車)作者nowitzkixd (十元作家)時間5小時前 (2025/11/26 03:24)推噓5(5推 0噓 6→)

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-------------------- ※文極長大量學理燒腦 -------------------- 示波器在電路上的應用就像是電路的聽診器一樣負責看出異常的波型或訊號以及一些突發、偶發事件像有時候點火線圈不良可能有點火但點火波型已經完全跑掉故障碼也不見得會跳診斷器也不見得能看到這時候示波器就能派上用場或是看看噴油嘴各項傳感訊號基本上有通電的都能看甚至整流紋波車上USB充電設備的響應速度會不會掉QC協議等等畢竟機車供應電力的穩定度還是比較難要求的對於設備端的考驗也會相對大一點這時候沒有台示波器觀測幾乎連入場討論的門票都沒有 -- 一般使用者如果覺得儀器太多太麻煩可以選用這種萬用錶示波器二合一示波器 https://i.postimg.cc/q7Rfq3TJ/271977.jpg

畢竟示波器的普及度遠遠沒有萬用錶這麼高會用的人更是少之又少買這種二合一的儀器比較可以讓初學者在滿足需求中邊摸索邊學習儀器也比較不會長灰塵 https://i.postimg.cc/KYM1n5vC/301980.jpg

比較進階的話也可以像我這樣各一台台式示波器跟手持示波器一個便攜的手持示波器跟半台手機大小差不多放進口袋就能帶著走而且還有浮地量測的優點台式機就放在固定點作為主力畢竟桌上型的不論是帶寬、採樣率或存取深度以及各項觸發與監控都是便攜式示波器在先天體質上比較難取代的這邊就提到了幾個名詞了「浮地」「帶寬」「採樣率」「存取深度」浮地與共地是示波器比較需要注意的點 https://i.postimg.cc/wML50s5P/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-25-233718.png

一般來說台式示波器的地跟市電插頭的地是共地關係也就是兩者是導通的 https://i.postimg.cc/CxngxhNb/301992.jpg

所以如果是非隔離的示波器(一般接市電插頭的示波器) 直接去量測市電110V 60Hz的波型就相當於地線去跟火線或中性線短路到導致跳電或起火如果有量測需求會需要使用差分探棒或是使用行動電源隔離變壓器等等把示波器的地給浮起來才能夠進行量測另一種狀況是這個地本身是帶有電壓的也不能用台式示波器測量 https://i.postimg.cc/sfLDJNvy/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-25-235017.png

圖中兩個小人都住在一樓但一個在山頂一個在山下雖然表面上都住在一樓但山頂的黑狗兄如果從山頂往下跳肯定摔個優禮天優禮~ 優禮天~ https://www.youtube.com/watch?v=6GXFA8mxXD8

台式示波器也是一樣的道理台式示波器的地跟插頭同一個地這個地接到大樓房子的接地棒然後導到大地土壤中是真正的地 https://i.postimg.cc/D0NrvPvb/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-25-235734.png

那如果被測端的地不是理論上的V=0地電位就會有拉地的狀況就如同小人房子圖雖然都是地都是理論上的一樓但實際上是有高低差的會導致高電位端瞬間往低電位端流入大量電流這過程就可能損壞設備或危險而手持式波器因為本身是由電池供電(不邊充電邊使用的情境下) 所以本身的地電位是浮動的因此可以適應各種地電位如果新手真的搞不懂的話也可以購買支援行動電源供電的台式示波器如普源的DHO800系列還能省下一筆差分探頭的錢 -- 而帶寬這個詞又更進階了「帶寬」簡單來說就是示波器在某個頻率點之後就會開始看不到訊號而這個能看得準的最高頻率就稱為帶寬一般定義有兩種方法 1.當被測信號降到0.707倍時功率剛好少一半=-3dB 一般使用正弦波量測因為古有云：「萬物皆可Sin」傅立葉認為所有的信號都是由正弦波去組成的 https://i.postimg.cc/3N1CD0Xy/sin.png

這是一個1Hz的Sin波 https://i.postimg.cc/FKSyVByT/3sin.png

裡頭疊加3Hz的Sin波 https://i.postimg.cc/6pJ5GbQJ/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-26-010530.png

再疊5Hz的Sin波 https://i.postimg.cc/9QYRXHB3/1000sin.png

疊個1000次就變成方波了 (公式為 sin(ωt) + 1/3Sin(3ωt) + 1/5Sin(5ωt) +........) 所以我只要用一台信號發生器發出Sin訊號 1V電壓從1Hz 慢慢掃頻到200MHz 假設在第150MHz 信號剩下0.707V了那就代表此示波器帶寬為150MHz 但高頻信號發生器非常貴... 沒辦法我窮.... 2.使用快沿上升發生器發出一個快速上升的方波藉由10%-90%上升沿的所需時間計算出示波器帶寬公式為BW=0.35/tr 為了實際操演帶寬所帶來的差異我特地買了一個小設備 https://i.postimg.cc/MZ4x2f7d/301943-0.jpg

這是150皮秒 10MHz的快沿上升發生器 1皮秒=0.000 000 000 001秒你就知道這玩意有多屌ㄏㄏ為了匹配接口必須要使用一個50歐的阻抗匹配器 https://i.postimg.cc/RhxkhKgf/301942-0.jpg

如果說比較高級的示波器是有內建50歐匹配能夠切換的但我這款鼎陽的SDS824X並沒有沒辦法我窮.... 阻抗匹配又多一個新名詞? 這樣下去怎麼得了這還真的沒辦法示波器本來就是用一學期也講不太完的設備阻抗匹配 https://i.postimg.cc/BvxyyXqY/45646.png

簡單來說不管是傳送端、傳輸線、接收端這過程一定都會有一些寄生的電感與電阻你可以想像如果阻抗不匹配的狀況會有點像是訊號突然撞到了一堵牆然後就會在這三者之間反射碰撞而示波器BNC接口大多都是1M歐的與傳輸線、高頻信號的傳送端明顯不符合所以我們要做匹配的動作就是那個轉接頭 https://i.postimg.cc/q7T0zfgp/301931-0.jpg

使用方法也很簡單就套上去就好由於我購買的是SDS804X版本擁有70M帶寬與正點原子的DS100 50M帶寬差異並不大因此我這邊使用刷機的方式強制將SDS804X 刷成SDS824X 變成了200M帶寬版本市面上大多用帶寬做等級區別的機型基本都是完全同一套的硬體再靠軟體限制的方式來做產品等級的區分後續再讓消費者用付費金鑰的方式升級等等只是說一般金鑰都是要透過正規官方序號進行升級價格也是不斐以我手上的SDS800系列 https://i.postimg.cc/6qLbjStd/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-26-004226.png

https://i.postimg.cc/VLvXHpf6/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-26-004242.png

明明是同一套硬體差個金鑰價格就差了一倍為了方便測試對機台進行刷機並重新校正使其變成824X版本 https://i.postimg.cc/W4T3xqGF/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-19-210844.png

https://i.postimg.cc/SQBzDsv5/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-19-211729.png

https://i.postimg.cc/C5gSnWcG/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-19-211644.png

解鎖後存取深度也達到了100M 相當驚人 https://i.postimg.cc/L8BfqpvJ/301932-0.jpg

https://i.postimg.cc/T3Ny5qBB/shang-sheng-yan.png

以圖中SDS824X來說 10%-90%上升沿為1.532ns BW=0.35/1.532e-9=228.4MHz 等於帶寬來到了228.4MHz 超過了標稱的200MHz https://i.postimg.cc/MGGFdxPp/s01.png

DS100 上升沿為6ns BW=0.35/6e-9=58.3MHz 帶寬也超過了標稱的50MHz 點火信號噴油嘴信號等等都是ms等級帶寬需求極低而紋波測量基本都限制在20MHz作為工程規範一些開關波型才有機會用到比較高的帶寬但整體來說 100M帶寬做為家用或是一般量測基本上也都從從容容游刃有餘了 ------ 採樣率與存取深度是必須被放在一起討論的數位示波器的原理是擷取一段又一段的波型放在顯示器上給你看的 https://i.postimg.cc/C5VGzH9j/aa.png

而採集到的這些波型必須要有個東西先暫時性的存起來方便後續觀察與紀錄這就是存取深度 DS100為例 250MSa/s採樣率 128kpts存取深度 128k/250MSa/s=0.000512s=0.524ms 也就是說儲存0.524ms的數據存取深度就滿了這就很尷尬了因為0.524ms 在大多數情況下並不能滿足量測需求所以為了採集到更長的時間示波器就會自動降低採樣率比如說我要採集10ms 128kpts/0.01s=12.8MSa/s 做個範例 SDS824X 2GSa/s 100Mpts 代表可以使用最高採樣率完整存取長達5ms的波型這邊使用信號產生器產生10MHz的變形方波然後開啟X插件採樣(真實採樣)與DOT模式(每個抓到的數據都以點為標示) https://i.postimg.cc/MGm5VLbm/100m-dot.png

在5毫秒下可以完整抓取全部信號並且不犧牲最高採樣率 https://i.postimg.cc/mZJqStFX/100m-dot-10ns.png

即使按下暫停時基放大到10ns/div也能完整重現 https://i.postimg.cc/bw8m6bYZ/100m-10ns.png

把這些點連起來就是平常示波器看到的波型了 https://i.postimg.cc/kGHdQsPw/10k-dot-5ms.png

如果刻意將存取深度限制在10K 時基從5ms開始放大 https://i.postimg.cc/2S7rJ4QY/10k-dot-200us.png

到200us時系統基本上就不給放大了整個波型基本上完全失真甚至倒轉 https://i.postimg.cc/pXtNHmXD/10k-dot-20us.png

但是如果一開始時基就設定成10ns 由於存取時間比較短所以10k存取也夠回復到2GSa/S的採樣的狀態那如果是刻意限制採樣呢? https://i.postimg.cc/P5PQV4s3/250M-10ns-10m-fang-bo-dot.png

這邊刻意將採樣率固定在250MSa/s https://i.postimg.cc/85DWGd3d/250M-10ns-10m-fang-bo.png

https://i.postimg.cc/bw8m6bYZ/100m-10ns.png

可以看到基本上也沒辦法很有效的還原這個變形的方波 https://i.postimg.cc/8PF7qncS/500m-10ns-10m-fang-bo.png

大約要到500MSa/s才能夠比較好的還原這個方波的細節但我又覺得很奇怪 https://i.postimg.cc/d1xq6w8W/ying-mu-xie-qu-hua-mian-2025-11-26-022408.png

https://i.postimg.cc/85DWGd3d/250M-10ns-10m-fang-bo.png

為什麼正點原子的DS100 明明只有250MSa/s卻還原的這麼漂亮? 很明顯就跟鼎陽的SDS824X所設定的250MSa/s有落差 https://i.postimg.cc/JzrzR64H/sinx-250m-10ns-10m-fang-bo.png

直到我把Sinc給開回來就比較能夠解釋了 Sinc功能是將每個採樣點為中心展開一個Sinc之後變成一個連續波型 X功能則是單純對這些採樣點連連看代表DS100也運用了某些插件讓波型在採樣不足的情況下嘗試接近真實這部分讓我倒是挺意外 ------- 一般來說現在帶寬有個100M 儲存深度只要1Mpts 採樣有個1GSa/s 基本都可以滿足99%以上的需求剩下的1%大概率都是資深工程師有自己的一套想法與設備了像DS100這種不到三千元的機型我個人使用下來對於一些機車維修或示波器需求沒這麼重的工程師也能滿足90%以上的場合了基本上示波器的挑選順序不外乎就是 1.帶寬 2.採樣率 3.存取深度這樣的順序帶寬的話就真的要注意某幾間廠家特別愛虛標特別是那種超便宜的示波器讓你看起來俗又大碗的實測100M帶寬測出來不到25M的都有存取深度不太建議買那種只有8k、16k的廉價機型使用起來真心難用採樣率一般都夠反而都不太需要擔心市面上還沒有看到幾款採樣率異常低的機種現在中國量測類儀器內捲的很嚴重捲死對手累死自己主打一個性價比很多頭部中國品牌的示波器跟歐美那些一線品牌的中階示波器性能上幾乎完全沒差別了但價格卻甜蜜許多然後示波器這種儀器真的很挑廠牌不是說品牌迷思一些量測演算一些如底噪優化使用過程的bug優化等等真的就是只有大廠牌做得出來尤其這種高複雜性又要具備即時性的儀器非常考驗廠家對軟硬體的調教基本上念得出名子的都還可以台灣的固緯大專院校也很愛用使用上我也覺得沒問題多多支持台灣貨ㄏㄏ我個人的私心偏好拉不建議去購買Zoyi Fnirsi這種什麼都做的廉價廠牌問題一堆另外一些雖然是大廠但根本不是做示波器起家的像是UNI-T 勝利 Hantek Owon等等的要多觀望一下畢竟隔行如隔山 bug一堆整天當機什麼的真心難處理其他零碎部分能選四通道就選四通道雙通道機型跟四通道基本差不到多少錢寧可買著放灰塵也不要用時卻沒得用顯示部分現在普遍都12bit顯示了不要再回頭買8bit示波器都2025了畫質真的差很多爽度差很大判讀也有利許多很多示波器都會內建基礎的信號發生器信號發生器這種東西機車維修用不太到但如果有內建還是有加分畢竟白嫖使我快樂新手不會操作示波器只要會按Auto 跟Run Stop 然後調量程注意探棒X1 X10檔位就能用的人模人樣了剩下的東西慢慢摸慢慢熟悉真心不難以上謝謝大家 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 111.255.194.101 (臺灣) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/biker/M.1764098652.A.1E6.html

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