普源示波器 DHO814 电路测试时的信号波形运算与谐波分析

在电子电路的世界里，信号的波形千变万化，而准确剖析这些信号是理解电路工作状态、优化电路设计的关键。普源示波器 DHO814 作为一款功能强大的测试仪器，在信号波形运算与谐波分析方面表现卓越，为工程师们提供了深入洞察电路特性的有力工具。

信号波形运算

普源示波器 DHO814 支持多种波形运算功能，能够帮助工程师从不同角度分析信号，获取更多有价值的信息。

基本数学运算

加法、减法、乘法和除法是其最基础的运算功能。例如，在研究两个相关信号的叠加效果时，可利用加法运算。假设电路中有一个输入信号和经过特定处理后的反馈信号，通过将这两个信号分别接入示波器的不同通道，再使用加法运算功能，就能直观地看到它们叠加后的波形，进而分析电路的反馈效果是否符合预期。减法运算则常用于对比两个相似信号的差异，比如在测试同一电路在不同工作条件下输出信号的变化，将两种工况下的信号相减，差值波形能清晰呈现出变化的部分，有助于快速定位电路受影响的环节。

积分与微分运算

积分运算在分析信号的累积效果上十分有用。以电容充电信号为例，对电容两端的电压信号进行积分，得到的结果与电容所存储的电荷量相关。通过观察积分后的波形，工程师能了解电容在不同时段的电荷积累情况，评估电容的性能以及相关电路参数的合理性。微分运算则侧重于展现信号的变化率。在检测脉冲信号的上升沿或下降沿特性时，微分运算可将信号变化的瞬间以更明显的方式呈现，帮助工程师准确测量上升时间、下降时间等关键参数，判断信号是否满足电路设计的要求。

逻辑运算

在数字电路测试中，逻辑运算功能发挥着重要作用。DHO814 能够对数字信号进行与、或、非等逻辑运算。当测试复杂数字电路的逻辑关系时，若要判断多个控制信号与输出信号之间的逻辑联系，利用逻辑运算功能，将各控制信号和输出信号接入示波器，设置相应的逻辑运算规则，示波器便能直接显示经过逻辑运算后的结果，快速验证电路的逻辑设计是否正确，排查可能存在的逻辑错误。

谐波分析

谐波分析是评估信号质量和电路线性度的重要手段，普源示波器 DHO814 在这方面具备出色的能力。

开启频谱分析功能

要进行谐波分析，首先需开启示波器的频谱分析功能。在 DHO814 的操作界面上，找到并选择 “频谱分析” 选项。该功能基于快速傅里叶变换（FFT）算法，将时域的信号转换为频域的频谱图。例如，对于一个正弦波信号，在时域上我们看到的是规则的周期性波形，而经过 FFT 变换后，在频谱图上则会呈现出单一的峰值，对应正弦波的基波频率。

设置分析参数

在进行谐波分析前，合理设置参数至关重要。频率范围的设置需根据信号的基波频率及可能出现的谐波频率来确定。若已知被测信号的基波频率为 1kHz，且预计其高次谐波可能延伸至 10kHz，那么可将频率范围设置为 0 - 10kHz 或略大于该范围，以确保能完整捕捉到所有可能的谐波成分。分辨率带宽（RBW）的设置影响着频谱图的精度和细节。较小的 RBW 能更清晰地分辨相邻的谐波频率，但会增加测量时间；较大的 RBW 则能快速得到频谱概貌，但可能会使一些相近频率的谐波无法有效区分。通常情况下，需根据信号的复杂程度和测量时间要求来权衡选择。此外，窗函数的选择也不容忽视，不同的窗函数对频谱泄漏的抑制效果不同。对于周期信号，矩形窗函数较为合适，它能保持信号的真实频谱特性；而对于瞬态信号或含有噪声的信号，汉宁窗函数能有效减少频谱泄漏，使谐波分析结果更加准确。

识别与分析谐波

完成参数设置并启动测量后，示波器的频谱图上会显示出信号的基波和各次谐波。基波频率对应的峰值最为突出，而在其整数倍频率处出现的峰值则为谐波。通过光标测量功能，可准确读取各谐波的频率和幅值。以一个理想的线性电路输出信号为例，理论上应只有基波成分，谐波幅值趋近于零。但在实际电路中，由于元器件的非线性特性、电源噪声等因素影响，总会存在一定的谐波。总谐波失真（THD）是衡量信号中谐波含量的重要指标，它通过计算各次谐波幅值与基波幅值的比值来确定。在 DHO814 上，部分型号可直接通过测量功能获取 THD 数值，若无法直接测量，也可根据读取的各谐波幅值，按照 THD 计算公式手动计算。较高的 THD 值表明信号失真严重，可能会影响电路的正常工作，此时工程师可结合示波器的波形显示和频谱分析结果，排查电路中导致谐波产生的原因，如更换非线性特性明显的元器件、优化电源滤波电路等，以降低谐波含量，提高信号质量。

普源示波器 DHO814 在电路测试中的信号波形运算与谐波分析功能，为工程师深入研究电路特性、解决电路问题提供了全面且高效的解决方案，助力电子电路领域的技术创新与发展。