如何使用LOTO示波器繪制頻率響應特性曲線？

ID:412156 · 發表于 2022-8-31 11:16

在工作和項目中，經常會遇到一個功能電路模塊對信號進行調理，或濾波，或放大，或衰減，或阻抗變換。這些功能電路模塊可能是無源阻容的，也可能是有源的運放電路，也可能是更復雜的系統。但是它們對信號進行調理的最重要的特性就是頻率響應特性曲線。大部分時候，我們需要了解它的頻率響應曲線來進行系統設計和驗證。

LOTO示波器的上位機軟件具備了掃頻和頻響特性曲線測繪功能。如果購買了示波器+信號源模塊這種組合的型號，比如OSCA02S，不需要額外的產品就可以對被測電路進行頻響特性曲線進行測繪了。

如下圖所示為典型的頻響特性曲線測試的接線：

上圖中，我們準備了一個運放模塊作為被測電路，我們把信號源模塊的輸出端接到運放的輸入端，軟件將控制掃頻一個正弦波信號輸出去激勵運放電路。這個輸入端同時并聯一個示波器探頭，將這個信號輸入給示波器的通道B，這樣我們就可以在示波器上看到信號源的掃頻輸出，也就是被測電路的輸入信號波形。被測運放電路將輸入信號放大后輸出，我們把輸出信號直接接到示波器的通道A。

這樣硬件設備和接線都準備好了。如果為了熟悉功能而你手里沒有合適的被測電路，也可以在掃頻過程中手動調節信號源的幅度衰減進行模擬。我們可以測運放的輸出信號的幅值隨著頻率的變化的曲線，也可以測運放的放大倍數隨著信號頻率變化的曲線。

軟件上我們首先需要設置一下掃頻的參數，如下圖所示，輸出正弦波，掃頻的起始頻率，最終頻率，步進量以及步進的時間間隔等等，尤其需要注意的一點是，我們要選中“頻響曲線自動掃描”，這個選項會幫助我們在掃頻過程中自動設置示波器的時間檔位，這樣我們就不需要手動不斷調整時間檔位了，不至于波形太密集或者太稀疏。

然后，我們點擊這個按鈕打開頻響曲線功能界面：

我們會打開頻響特性曲線的控制面板和圖形界面：

在曲線擬合設置區域我們要選擇“無”，也就是無曲線擬合，我們用真實的測量點來表示整個的頻響曲線，完成后我們可以再做曲線擬合。

比如我們要測的是運放輸出的幅度隨著頻率變化的響應曲線，那么我們就可以選擇運放輸出信號接的示波器對應的通道的幅值作為頻響曲線的縱坐標：

設置完畢后，我們切換回示波器和信號源的界面，點擊掃頻按鈕開始掃頻：

掃頻會按照設定的參數進行，但是在一開始會有一兩秒鐘的切換時間，這段時間內的信號輸出可能不太穩定，所以我們在波形穩定后，再點擊頻響曲線界面的開始按鈕，開始頻響曲線的繪制，如下圖所示：

接下來我們什么也不用操作了，只需要觀察頻響曲線的繪制等待結束就可以了，如下圖所示是我們掃頻得到的數據點組成的頻響曲線：

我們掃頻到結束，或者我們觀察到已經獲得足夠的曲線以后，我們可以點擊右下角的暫停按鈕，結束這次繪制。這時候即便示波器和信號源軟件還在繼續掃頻，頻響曲線的界面將不再繼續更新了。

這時我們可以點擊“validation”按鈕，這個按鈕的功能是將掃頻過程中的這些數據點規范化檢測，去除一些因為干擾或者誤操作引起的不合法的數據點，以便更好的進行曲線擬合，如下圖所示：

上面我們看到了掃頻得到的對數坐標的頻響特性曲線，是因為我們掃頻時，默認用的是對數坐標選項，我們也可以選擇線性坐標選項，顯示成線性坐標系的頻響曲線：

我們可以看到，頻響曲線已經自動標識出了-3DB的位置和對應的截止頻率了。截止頻率是64K Hz左右。我們可以選擇多種曲線擬合方式：線性，二次多項式，三次多項式，指數擬合，對數擬合。

以對數坐標系為例，二次多項式擬合：

以對數坐標系為例，二次和三次多項式擬合：

以對數坐標系為例，所有擬合選項開啟：

以線性坐標系為例，所有擬合選項開啟：

以上過程我們制作了視頻記錄和演示整個過程

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如何使用LOTO示波器 繪制 頻率響應特性曲線？

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