如何使用示波器排除電子故障
要點
示波器是解決電子設備故障不可或缺的儀器。他們檢查電信號的能力使他們能夠識別電路內的問題，為修復或更換故障組件提供寶貴的見解。
示波器提供多種配置和價位，以滿足不同的需求和技能等級。 Rigol DSO 138 是一款經濟實惠的替代品，適合尋求基本功能的新手和愛好者。此外，二手示波器為那些希望進入該領域的人提供了另一種經濟高效的選擇。
示波器校準是獲得精確結果的關鍵過程。正確調整閾值和使用合適的探針起著至關重要的作用。透過示波器分析訊號，可以有效識別和解決電氣故障。
對於有興趣成為電氣系統發明家、工程師或愛好者的個人來說，示波器是一種高效率的工具。對於那些試圖診斷其所建構電路的任何問題的人來說，其效用怎麼強調都不為過。然而，人們可能想知道如何使用示波器來識別和解決電子設備內的故障。
示波器有什麼用途，您需要花多少錢?
示波器是一種重要的診斷工具，可用於識別筆記型電腦、合成器和涉及麵包板的自製項目等電子設備的問題。當試圖辨識不可見電流的問題時，需要邏輯推論以及適當的儀器。示波器就是這樣一種不可或缺的儀器，它可以提供有關設備內電訊號行為的寶貴見解。
示波器是一種用於檢查電子訊號的多功能儀器。與普遍的看法相反，它不一定表現為實驗室工作站上的巨大白色物體。相反，示波器有各種配置，價格範圍從數千美元的高級型號到幾百美元的更普通但功能強大的選項，適合愛好者、學習者和新興企業等。此外，選擇二手設備可以在不影響性能的情況下進一步降低成本。
但是，您可以便宜地開始。我們已經找到了流行的 JYE Tech 的 DSO 138。它已被 DSO 138mini 廣泛克隆和取代，但它仍然是初學者和尋求便攜式選項的人的首選示波器選項。
關於示波器電壓的一句話
DSO 138 示波器能夠測量高達 50 伏特的電壓。儘管某些示波器設計用於適應更高的電壓，但重要的是要認識到每個設備都有一個限制，超過該限制可能會損壞。然而，可以採取一些措施來防止這種損壞，包括使用衰減探頭。具體來說，x10 探頭可以將輸入電壓訊號減少約 90%，同時仍使操作員能夠處理更高的電壓訊號，而不會影響示波器的完整性。
當然，在處理高壓系統時要謹慎行事。因此，我們應該將注意力集中在低壓設備和組件上。
入門
DSO 138 包括一組鱷魚夾作為其標準配件的一部分。然而，為了更準確地探測，使用帶有尖頭的專用探針可能是有利的，它可以精確地瞄準電路板上的特定位置，並最大限度地減少無意中產生短路的可能性。
如果您正在檢查音訊訊號，您可能會尋找一個適配器將 TS（或 TRS）電纜轉換為 BNC（或示波器上的SMA ) 插座。為了簡單起見，我們將堅持使用鱷魚夾。
校準示波器並設定閾值
示波器的校準是獲得準確讀數的關鍵步驟，因為它可以調整探頭的固有電阻和電容。在處理溫度的顯著波動時，它尤其重要，可確保在不同條件下實現最佳性能。
將探頭連接到參考訊號，該訊號通常位於前面板上。例如，對於 DSO 138，它位於頂部。探頭配備有可調電容器，需要對其進行校準，以產生完美正方形的測試波形。這通常可以透過使用微型螺絲起子進行微調來實現。此外，DSO 138 的電路板上具有內建調諧控件，可方便存取和精確調整。
為了在顯示器上可視化波形，當每個上升沿超過落在最大峰值和最小峰值之間的預定電壓電平時，顯示器必須以特定間隔進行更新。透過將示波器設定為在偵測到上升沿時刷新，我們可以避免影像中的任何不確定性，並獲得清晰穩定的波形表示。
如何使用示波器檢查訊號
為了有效分析訊號模式，使用智慧型手機和迷你插孔電纜提供了一種輕鬆快速的解決方案。透過將鱷魚夾連接到插頭的另一端，可以有效地獲得準確的讀數。必須認識到，環繞底座的寬頻代表接地連接，而其餘兩個條紋對應於左聲道和右聲道。因此，以這種方式安裝夾子將確保最佳效果。
現在，我們需要一個波形。 YouTube 上擠滿了適當的測試剪輯 。選擇一個，播放它，然後觀察顯示器。在這裡，我們正在研究正弦波。
要正確對齊波形，您可能需要稍微重新排列其位置。透過試驗來熟練控制。放大波形視圖、修改觸發點並微調時序。要熟練完成這些任務，實踐經驗是不可或缺的。
使用示波器進行實際故障排除
現在您已經熟練使用示波器了，必須利用其功能來解決實驗過程中可能出現的任何問題或故障。
我們先前的討論中已經研究了使用 Raspberry Pi 產生脈寬調變 (PWM) 訊號的過程，這可以作為進一步探索的適當起點。在這種情況下，有必要研究 Raspberry Pi 產生的輸出訊號的性質，以便全面了解其功能。
脈寬調變
將接地夾連接到地面並探測預期的訊號位置（在本例中對應於 PWM 引腳）使我們能夠執行程式碼。此時應該可以在示波器上觀察到 PWM 訊號的可視化。透過測量佔空比並將其與我們的預期值進行比較，我們可以驗證輸出的準確性。雖然基於軟體的 PWM 在同時執行其他任務時可能會出現波動或不穩定，但利用硬體 PWM 可為我們的特定應用產生可靠的結果。
雖然利用硬體脈衝寬度調變 (PWM) 在某些情況下可能會提供良好的結果，但這並不是不可或缺的先決條件。在某些情況下，僅僅減輕執行程序的設備的負擔就可以提高效能。必須驗證不存在可見波形是否對應於 0% 或 100% 的佔空比設置，因為這可能是問題的根本原因。
資料傳輸
現代電子系統經常使用非週期訊號，這些訊號僅限於單次出現。例如，當使用者在其計算系統中發起操作時，例如用滑鼠移動遊標，他們會產生一系列獨特的訊號，傳達有關移動程度的信息。
為了獲取這些訊號，有必要利用示波器提供的臨時功能。具體地，一旦超過預定閾值，波形將在該點暫時停止。因此，這使我們能夠仔細檢查訊號的精確輪廓並確定其與預期接收設備的兼容性。
本例中我們透過取樣得到了AKAI鼓控制器所產生的MIDI訊號。
MIDI 裝置的使用不僅限於乾淨和清晰的訊號。然而，由於本例中使用的電纜的不平衡特性，當電纜延伸超過特定距離時，可能會發生訊號衰減。例如，嘗試透過跨越整個結構的電纜傳輸資料可能會導致效能不佳或完全失敗。此外，重複承受物理壓力（例如捲到辦公椅下方）可能會損壞電纜的完整性，導致故障。
利用演繹推理可以是辨識問題根源的有效方法。建議採取的措施包括檢查替代電纜，然後測試另一個 MIDI 樂器以隔離問題。
兩個訊號?
DSO 138 的一個顯著限制是它無法同時容納多個輸入。
先進的示波器使用戶能夠同時分析多個訊號，例如疊加透過 SPI (I2C) 匯流排傳輸的資料及其附帶的時脈訊號。透過這樣做，這些訊號之間的任何差異或失真都可能變得明顯，最終導致由於未對準或尖峰、雜訊和鋸齒狀邊緣等其他問題而導致資訊損壞。
在許多情況下，解決此類問題可能需要在戰略位置實施額外的電阻器，無論是上拉電阻或下拉電阻。或者，加入電容器可以幫助改善電壓波動。此外，通常需要修改程式碼以解決可能出現的任何時間差異。
當使用示波器比較兩個波形時，可以觀察它們的同時對準並檢查它們的獨特特徵，以便確定潛在的解決方案。
示波器非常適合診斷電氣故障
在深入研究複雜電路領域時，使用示波器來識別和解決可能出現的問題變得不可或缺。透過使用該儀器全面了解所需的訊號模式，人們可以更好地更熟練地應對挑戰。