普源示波器 DHO814 電路測試時的信號波形運算與諧波分析

在電子電路的世界里，信號的波形千變萬化，而準確剖析這些信號是理解電路工作狀態、優化電路設計的關鍵。普源示波器 DHO814 作為一款功能強大的測試儀器，在信號波形運算與諧波分析方面表現卓越，為工程師們提供了深入洞察電路特性的有力工具。

信號波形運算

普源示波器 DHO814 支持多種波形運算功能，能夠幫助工程師從不同角度分析信號，獲取更多有價值的信息。

基本數學運算

加法、減法、乘法和除法是其最基礎的運算功能。例如，在研究兩個相關信號的疊加效果時，可利用加法運算。假設電路中有一個輸入信號和經過特定處理后的反饋信號，通過將這兩個信號分別接入示波器的不同通道，再使用加法運算功能，就能直觀地看到它們疊加后的波形，進而分析電路的反饋效果是否符合預期。減法運算則常用于對比兩個相似信號的差異，比如在測試同一電路在不同工作條件下輸出信號的變化，將兩種工況下的信號相減，差值波形能清晰呈現出變化的部分，有助于快速定位電路受影響的環節。

積分與微分運算

積分運算在分析信號的累積效果上十分有用。以電容充電信號為例，對電容兩端的電壓信號進行積分，得到的結果與電容所存儲的電荷量相關。通過觀察積分后的波形，工程師能了解電容在不同時段的電荷積累情況，評估電容的性能以及相關電路參數的合理性。微分運算則側重于展現信號的變化率。在檢測脈沖信號的上升沿或下降沿特性時，微分運算可將信號變化的瞬間以更明顯的方式呈現，幫助工程師準確測量上升時間、下降時間等關鍵參數，判斷信號是否滿足電路設計的要求。

邏輯運算

在數字電路測試中，邏輯運算功能發揮著重要作用。DHO814 能夠對數字信號進行與、或、非等邏輯運算。當測試復雜數字電路的邏輯關系時，若要判斷多個控制信號與輸出信號之間的邏輯聯系，利用邏輯運算功能，將各控制信號和輸出信號接入示波器，設置相應的邏輯運算規則，示波器便能直接顯示經過邏輯運算后的結果，快速驗證電路的邏輯設計是否正確，排查可能存在的邏輯錯誤。

諧波分析

諧波分析是評估信號質量和電路線性度的重要手段，普源示波器 DHO814 在這方面具備出色的能力。

開啟頻譜分析功能

要進行諧波分析，首先需開啟示波器的頻譜分析功能。在 DHO814 的操作界面上，找到并選擇 “頻譜分析” 選項。該功能基于快速傅里葉變換（FFT）算法，將時域的信號轉換為頻域的頻譜圖。例如，對于一個正弦波信號，在時域上我們看到的是規則的周期性波形，而經過 FFT 變換后，在頻譜圖上則會呈現出單一的峰值，對應正弦波的基波頻率。

設置分析參數

在進行諧波分析前，合理設置參數至關重要。頻率范圍的設置需根據信號的基波頻率及可能出現的諧波頻率來確定。若已知被測信號的基波頻率為 1kHz，且預計其高次諧波可能延伸至 10kHz，那么可將頻率范圍設置為 0 - 10kHz 或略大于該范圍，以確保能完整捕捉到所有可能的諧波成分。分辨率帶寬（RBW）的設置影響著頻譜圖的精度和細節。較小的 RBW 能更清晰地分辨相鄰的諧波頻率，但會增加測量時間；較大的 RBW 則能快速得到頻譜概貌，但可能會使一些相近頻率的諧波無法有效區分。通常情況下，需根據信號的復雜程度和測量時間要求來權衡選擇。此外，窗函數的選擇也不容忽視，不同的窗函數對頻譜泄漏的抑制效果不同。對于周期信號，矩形窗函數較為合適，它能保持信號的真實頻譜特性；而對于瞬態信號或含有噪聲的信號，漢寧窗函數能有效減少頻譜泄漏，使諧波分析結果更加準確。

識別與分析諧波

完成參數設置并啟動測量后，示波器的頻譜圖上會顯示出信號的基波和各次諧波。基波頻率對應的峰值最為突出，而在其整數倍頻率處出現的峰值則為諧波。通過光標測量功能，可準確讀取各諧波的頻率和幅值。以一個理想的線性電路輸出信號為例，理論上應只有基波成分，諧波幅值趨近于零。但在實際電路中，由于元器件的非線性特性、電源噪聲等因素影響，總會存在一定的諧波。總諧波失真（THD）是衡量信號中諧波含量的重要指標，它通過計算各次諧波幅值與基波幅值的比值來確定。在 DHO814 上，部分型號可直接通過測量功能獲取 THD 數值，若無法直接測量，也可根據讀取的各諧波幅值，按照 THD 計算公式手動計算。較高的 THD 值表明信號失真嚴重，可能會影響電路的正常工作，此時工程師可結合示波器的波形顯示和頻譜分析結果，排查電路中導致諧波產生的原因，如更換非線性特性明顯的元器件、優化電源濾波電路等，以降低諧波含量，提高信號質量。

普源示波器 DHO814 在電路測試中的信號波形運算與諧波分析功能，為工程師深入研究電路特性、解決電路問題提供了全面且高效的解決方案，助力電子電路領域的技術創新與發展。