信号发生器与示波器的连接是电子测试中常见的操作，正确连接可确保信号完整传输并避免设备损坏。以下是详细步骤、注意事项及常见问题解决方案：
一、连接前准备
- 设备检查
- 信号发生器：确认输出端口类型（如BNC、SMA、N型）及标称参数（频率范围、幅度、阻抗）。
- 示波器：检查输入通道类型（如BNC、10:1探头接口）及带宽、采样率是否满足测试需求。
- 线缆：选择与端口匹配的同轴电缆（如RG58/U用于低频，RG213用于高频）或探头（如无源探头、高压探头）。
- 参数设置
- 信号发生器：
- 设置输出频率（如1kHz）、幅度（如1Vpp）、波形（如正弦波）；
- 确认输出阻抗（通常为50Ω或高阻）与负载匹配。
- 示波器：
- 选择对应输入通道，设置耦合方式（DC/AC/GND）；
- 调整垂直刻度（如1V/div）和水平时基（如1ms/div）以适配信号。
二、物理连接步骤
方案1：直接连接（同轴电缆）
- 步骤：
- 将信号发生器的输出端口（如BNC）与示波器的输入通道（如CH1 BNC）通过同轴电缆直接连接。
- 若信号发生器输出阻抗为50Ω，需在示波器输入端设置“50Ω终止”（若支持），或使用50Ω转高阻适配器避免反射。
- 适用场景：
- 低频信号（<100MHz）或对阻抗匹配要求不高的测试。
方案2：探头连接（高阻输入）
- 步骤：
- 使用无源探头（如10:1探头）连接信号发生器输出与示波器输入通道。
- 调整探头衰减比（如10:1）并校准探头补偿（通过示波器菜单操作）。
- 优势：
- 探头输入阻抗高（通常10MΩ//10pF），对被测电路影响小；
- 适合高频信号（>100MHz）或需要隔离直流分量的测试。
方案3：差分连接（差分信号测试）
- 步骤：
- 使用差分探头（如P7500系列）连接信号发生器的正负输出端与示波器的差分输入通道。
- 设置示波器为差分测量模式，调整垂直偏移使波形居中。
- 适用场景：
- 测试差分信号（如LVDS、RS-485）或共模噪声抑制需求。
三、连接后验证与调整
- 信号完整性检查
- 幅度验证：
- 示波器测量信号幅度，与信号发生器设置值对比，误差应≤±3%（考虑线缆损耗）。
- 若误差过大，检查线缆衰减（如RG58/U在100MHz时衰减约0.7dB/m）或探头衰减比设置。
- 频率验证：
- 使用示波器的“频率测量”功能或光标工具读取信号频率，与信号发生器设置值对比，误差应≤±0.1%。
- 波形优化
- 过冲/下冲：若波形边缘出现振铃，可能是阻抗不匹配导致反射，可尝试：
- 在信号发生器输出端加装匹配电阻（如50Ω串联）；
- 使用低损耗线缆（如RG213）或缩短线缆长度。
- 噪声抑制：若波形底噪过高，可：
- 检查示波器接地是否良好（避免地环路）；
- 启用示波器的“平均采样”模式（如16次平均）降低随机噪声。
- 触发设置
- 根据信号特性选择触发源（如CH1）和触发类型（如边沿触发、脉冲宽度触发）；
- 调整触发电平使波形稳定显示，避免误触发或漏触发。
四、常见问题与解决方案
- 问题1：无信号显示
- 可能原因：
- 线缆未插紧或损坏；
- 信号发生器输出未开启或幅度设为0；
- 示波器输入通道未选择或耦合方式设为GND。
- 解决步骤：
- 重新插拔线缆，检查连接器针脚是否弯曲；
- 确认信号发生器输出状态及示波器通道设置；
- 切换示波器耦合方式为DC或AC测试。
- 问题2：信号幅度偏低
- 可能原因：
- 探头衰减比设置错误（如误设为100:1）；
- 线缆损耗过大或信号发生器输出阻抗不匹配。
- 解决步骤：
- 检查探头衰减比设置并修正；
- 更换低损耗线缆或调整信号发生器输出阻抗。
- 问题3：波形失真（如削波）
- 可能原因：
- 信号发生器输出幅度超过示波器垂直刻度范围；
- 示波器采样率不足导致混叠。
- 解决步骤：
- 降低信号发生器输出幅度或调整示波器垂直刻度；
- 提高示波器采样率（至少为信号频率的5倍）。
五、安全注意事项
- 高压防护：
- 测试高压信号（>30V）时，必须使用高压探头（如100:1衰减比）并佩戴绝缘手套；
- 避免直接触摸信号发生器输出端或示波器探头金属部分。
- 静电防护：
- 连接设备前触摸接地金属物释放静电；
- 使用防静电包装存储线缆和探头。
- 电源隔离：
- 信号发生器与示波器使用独立电源插座，避免地环路干扰；
- 在强电磁环境中，为设备加装电源滤波器。
六、扩展应用场景
- 多通道测试：
- 使用多通道示波器（如4通道）同时测试信号发生器的多路输出（如I/Q信号）；
- 通过示波器的“数学运算”功能计算相位差或幅度比。
- 自动化测试：
- 通过编程控制信号发生器（如SCPI命令）和示波器（如LabVIEW或Python脚本），实现参数自动调整和数据采集。
- 远程协作：
- 使用支持网络连接的示波器（如Keysight InfiniiVision系列）通过VNC或TeamViewer远程监控波形，适合分布式团队调试。
通过规范连接和细致验证，可确保信号发生器与示波器协同工作，为电路设计、故障诊断等提供可靠数据支持。
