如何使用LOTO示波器 繪制 頻率響應(yīng)特性曲線？

在工作和項(xiàng)目中，經(jīng)常會遇到一個功能電路模塊對信號進(jìn)行調(diào)理，或?yàn)V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(yùn)放電路，也可能是更復(fù)雜的系統(tǒng)。但是它們對信號進(jìn)行調(diào)理的最重要的特性就是頻率響應(yīng)特性曲線。大部分時候，我們需要了解它的頻率響應(yīng)曲線來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證。

LOTO示波器的上位機(jī)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(chǎn)品就可以對被測電路進(jìn)行頻響特性曲線進(jìn)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(zhǔn)備了一個運(yùn)放模塊作為被測電路，我們把信號源模塊的輸出端接到運(yùn)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(yùn)放電路。這個輸入端同時并聯(lián)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(yùn)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(shè)備和接線都準(zhǔn)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(diào)節(jié)信號源的幅度衰減進(jìn)行模擬。我們可以測運(yùn)放的輸出信號的幅值隨著頻率的變化的曲線，也可以測運(yùn)放的放大倍數(shù)隨著信號頻率變化的曲線。

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

然后，我們點(diǎn)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(shè)置區(qū)域我們要選擇“無”，也就是無曲線擬合，我們用真實(shí)的測量點(diǎn)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(yùn)放輸出的幅度隨著頻率變化的響應(yīng)曲線，那么我們就可以選擇運(yùn)放輸出信號接的示波器對應(yīng)的通道的幅值作為頻響曲線的縱坐標(biāo)：

設(shè)置完畢后，我們切換回示波器和信號源的界面，點(diǎn)擊掃頻按鈕開始掃頻：

掃頻會按照設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行，但是在一開始會有一兩秒鐘的切換時間，這段時間內(nèi)的信號輸出可能不太穩(wěn)定，所以我們在波形穩(wěn)定后，再點(diǎn)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(jié)束就可以了，如下圖所示是我們掃頻得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)組成的頻響曲線：

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

這時我們可以點(diǎn)擊“validation”按鈕，這個按鈕的功能是將掃頻過程中的這些數(shù)據(jù)點(diǎn)規(guī)范化檢測，去除一些因?yàn)楦蓴_或者誤操作引起的不合法的數(shù)據(jù)點(diǎn)，以便更好的進(jìn)行曲線擬合，如下圖所示：

上面我們看到了掃頻得到的對數(shù)坐標(biāo)的頻響特性曲線，是因?yàn)槲覀儝哳l時，默認(rèn)用的是對數(shù)坐標(biāo)選項(xiàng)，我們也可以選擇線性坐標(biāo)選項(xiàng)，顯示成線性坐標(biāo)系的頻響曲線：

我們可以看到，頻響曲線已經(jīng)自動標(biāo)識出了-3DB的位置和對應(yīng)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(xiàng)式，三次多項(xiàng)式，指數(shù)擬合，對數(shù)擬合。

以對數(shù)坐標(biāo)系為例，二次多項(xiàng)式擬合：

以對數(shù)坐標(biāo)系為例，二次和三次多項(xiàng)式擬合：

以對數(shù)坐標(biāo)系為例，所有擬合選項(xiàng)開啟：

以線性坐標(biāo)系為例，所有擬合選項(xiàng)開啟：