示波器硬件滤波的使用方法

       示波器作为电信号的通用测量仪器，作用是把电信号转化为肉眼可见、随时间变化的幅值曲线。在可测量范围内降低各种干扰，让用户可以清晰观测到主信号， 也是研发人员对示波器的基础需求之一。

一、滤波功能

1、软件滤波

     软件滤波是通过软件算法处理信号以抑制干扰的计算机编程技术，采用数字处理替代硬件滤波，具有低成本、易实现特点，一般在示波器的MATH中。

2、硬件滤波

     通常，示波器都配备有20M的带宽限制快速设置，在纹波测试时屏蔽掉了部分高频杂波对输入端纹波测试的影响。而高分辨率示波器的低通滤波则与众不同。其低通滤波器带宽限制的设置，除了常规的快速设置外，还提供了从5MHz、10MHz、20MHz、50MHz到500MHz的多种选择；滤波频率微调功能，可以设置到3kHz，甚至更低，而且还是无级调节的，就像汽车的无级变速箱一样的方便，这样就为电源工程师在做电源纹波测试时，可以对不同的带宽限制范围进行精细的微调设置，随心所欲地设置低通滤波器频率，以达到需要稳定观察波形的目的。

二、使用方法

1、打开示波器并连接信号

     确保示波器已开机并正确连接到被测设备，将探头插入示波器的输入通道，并调整探头的衰减比（如10:1）以匹配信号幅度。

2、选择通道并设置耦合方式

     打开需要测量的通道（如通道1），在通道设置菜单中选择耦合方式。若要滤除直流成分，可选择“交流耦合"；若需保留直流信号，选择“直流耦合"。

3、启用硬件滤波功能

     在通道设置中找到“带宽限制"或“硬件滤波"选项。部分型号可能直接显示为“低通滤波"“高通滤波"或“带通滤波"。根据需求选择合适的滤波类型，并设置截止频率。例如，若要滤除高频噪声，可选择低通滤波并设置较低的截止频率。

4、调整滤波参数

     根据信号特点和滤波需求，微调滤波参数，如阶次、截止频率等。部分示波器支持多阶滤波，可通过增加阶次提高滤波效果，但可能会影响信号的响应速度。

5、观察滤波后的波形

     设置完成后，观察示波器屏幕上显示的波形。若滤波效果不理想，可尝试调整滤波参数或检查探头连接是否正确。

三、应用场景

1、去除噪声信号

     当测试环境电磁干扰较强，或信号本身信噪比低时，高频噪声会混入测量信号。通过设置示波器的低通滤波器，可将高频噪声截止在输入端，仅保留主信号频率范围内的低频成分，使波形更清晰。其适合示波器搭配电流钳在低频低温时测试交流电机的电流变化。

2、减小测量误差

     噪声会干扰示波器对波形参数的量化测量，尤其在使用高衰减探头时，微小误差会被放大。结合滤波功能对波形进行预处理，可提升测量精度。例如，通过低通滤波结合高分辨率模式，能更准确地测量信号的幅值、周期等参数。

3、特定带宽信号观测

（1）低通/高通滤波：用于仅观测低于或高于某个特定频率的信号。例如，在分析PWM电压信号时，可通过低通滤波提取基波成分，便于与电流波形进行同步比较，实时调制功率因数。

（2）带通滤波：用于观测特定频率范围内的信号。例如，在电源纹波测试中，可通过带通滤波器提取特定频段的纹波信号，排除其他频率干扰。

4、触发稳定性优化

     对于包含多个谐波分量的复杂信号，触发可能不稳定。此时可将滤波后的信号作为触发源，设置合适的截止频率过滤掉谐波，使触发更稳定，同时不影响原始波形显示。

5、电源纹波测量

     在测量电源纹波时，接地夹引入的开关噪声可通过硬件滤波器有效抑制。例如，将截止频率设置为开关频率的10倍以上，可无损测量电源纹波信号，且无需使用接地弹簧，简化测量操作。