經典:示波器不為人知的12項功能
發布時間:2014-07-14 來源:Randy White 責任編輯:sherryyu
【導讀】示波器是人們設計、製(zhi)造(zao)或(huo)修(xiu)理(li)電(dian)子(zi)設(she)備(bei)不(bu)可(ke)或(huo)缺(que)的(de)工(gong)具(ju)。在(zai)現(xian)今(jin)這(zhe)個(ge)快(kuai)節(jie)奏(zou)的(de)世(shi)界(jie)裏(li),工(gong)程(cheng)師(shi)們(men)需(xu)要(yao)利(li)用(yong)目(mu)前(qian)最(zui)好(hao)的(de)工(gong)具(ju)來(lai)快(kuai)速(su)準(zhun)確(que)地(di)解(jie)決(jue)他(ta)們(men)所(suo)遇(yu)到(dao)的(de)測(ce)量(liang)難(nan)題(ti)。在(zai)工(gong)程(cheng)師(shi)看(kan)來(lai),示(shi)波(bo)器(qi)是(shi)成(cheng)功(gong)應(ying)對(dui)現(xian)今(jin)測(ce)量(liang)難(nan)題(ti)的(de)關(guan)鍵(jian)所(suo)在(zai)。現(xian)代(dai)數(shu)字(zi)示(shi)波(bo)器(qi)擁(yong)有(you)可(ke)幫(bang)助(zhu)節(jie)省(sheng)時(shi)間(jian)的(de)特(te)性(xing),如(ru)深(shen)存(cun)儲(chu)和(he)一(yi)係(xi)列(lie)分(fen)析(xi)工(gong)具(ju)等(deng),可(ke)簡(jian)化(hua)高(gao)速(su)數(shu)字(zi)設(she)計(ji)帶(dai)來(lai)的(de)挑(tiao)戰(zhan)。下(xia)文(wen)分(fen)別(bie)細(xi)數(shu)了(le)示(shi)波(bo)器(qi)或(huo)曾(zeng)不(bu)為(wei)人(ren)知(zhi)的(de)12項功能。
1. 協議解碼
根據示波器波形顯示進行串行總線手動解碼既耗時又容易出錯。在這一相對簡單的I2C信號中,可能有問題存在。您能輕鬆找到這個問題嗎?甚至還能說出該信號代表什麼嗎?要對該數據包進行手動解碼,需尋找到包頭、數據位及包尾。利用時鍾狀態(**)對所有數據信號狀態(藍色)進行對照確認,然後將其轉換為十六進製數值。

圖1:示波器上的I2C信號
在此將手動解碼與自動解碼示例進行比較。隻需定義時鍾和數據處於哪些通道上以及定義用於確定邏輯值(“1”和“0”)的de閾yu值zhi,就jiu可ke以yi讓rang示shi波bo器qi獲huo悉xi正zheng通tong過guo總zong線xian傳chuan輸shu的de協xie議yi。在zai一yi瞬shun間jian,就jiu可ke對dui串chuan行xing數shu據ju進jin行xing解jie碼ma並bing將jiang其qi顯xian示shi出chu來lai,說shuo明ming總zong線xian波bo形xing顯xian示shi中zhong的de起qi始shi位wei、地址位、數據位和結束位。對I2C總線而言,地址值和數據值能夠以十六進製方式顯示,或以二進製方式顯示。

圖2:自動I2C解碼
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2. 網絡分析儀
需測量回波損耗(Sdd11)或插入損耗(Sdd21),但卻沒有TDR或VNA,zenmeban?ninkeyonggaodaikuanshiboqijinxingyixiejinsiyuwangluofenxideceliang,jinguanzheyangzuohaoxiangyouxiechaochuqishiyongfanwei,erqiekendingyoumouxiejuxian。chuantongdepinlvxiangyingshijianceshishejiduikuaimaichongdeceliangyijiduixiangyingFFT的查看。除這種測量外,您還可以通過一些相當基礎的設置來測量回波損耗和插入損耗。
例如,一些高速標準(像PCI Express 3.0和USB 3.0)包括有這樣的測量,一長串邏輯值“1”後接一長串“0”。這構成一種穩態條件或低頻狀態。然後,測試圖案變為時鍾或1010tuan,youchengweinaikuisitetu。duiqianhoudianyadianpingjinxingbijiao,dedaoyigebiaochengcharusunhaozhi。kecaiyonggengxianjindejishuyijizidingyixinhaojililaitiquqitaxiangxixinxi。

圖3:64個“1”及64個“0”後接“1010”的圖形
3. 在DVD驅動器上播放影片
大型LCD屏幕還可用作什麼呢?可以肯定的是,您可以在示波器上觀看信號完整性分析指南,但更令人高興的是,您還可以觀看最近的電影(但是還不能觀看3D視頻)。
4. 濾波
您nin是shi否fou需xu要yao用yong高gao帶dai寬kuan示shi波bo器qi測ce量liang低di頻pin信xin號hao但dan又you不bu想xiang有you高gao頻pin噪zao音yin?許xu多duo示shi波bo器qi都dou具ju有you數shu字zi信xin號hao處chu理li功gong能neng,可ke進jin行xing濾lv波bo,包bao括kuo低di通tong濾lv波bo。下xia一yi次ci,您nin想xiang在zai您nin12GHz示波器上測量100MHz時鍾時,可使用帶寬限製功能,以得到更佳的信噪比和更精確的測量值。
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5. 寬帶雷達測試
數字示波器早已具備FFT功能。隨著雷達和其他寬帶RF係統進入數字領域,現在示波器已具備瞬態或寬頻帶寬RF信號分析功能。您可以對無外部降頻轉頻器的寬帶雷達、高數據速率衛星鏈路或跳頻通信係統執行脈衝分析、數字解調和EVM測量。

圖4:顯示寬帶雷達信號的示波器
6. 改善垂直分辨率
大部分示波器的A/D分辨率為8個ge比bi特te。用yong不bu同tong的de采cai集ji模mo式shi,可ke按an如ru下xia所suo述shu,通tong過guo求qiu相xiang鄰lin采cai樣yang的de平ping均jun值zhi來lai提ti高gao垂chui直zhi分fen辨bian率lv。那na麼me,通tong過guo求qiu平ping均jun值zhi和he采cai用yong高gao分fen辨bian率lv模mo式shi可ke將jiang分fen辨bian率lv提ti高gao多duo少shao呢ne?理li論lun上shang講jiang,增zeng加jia值zhi為wei0.5Log2N,其中N為相鄰采樣的平均數。
實際情況是,2個字節的存儲深度限製了這一增加。兩個字節為16位。保留其中一位作為符號位,剩餘的15位用作數據數值。舍入誤差使第14位和第15位成為隨機值,從而使實際限值變為13位。因此,改善可從約六個有效位開始,用高度過采樣時可增至約13位。

圖5:提高垂直分辨率
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7. 基於示波器的信號發生器
由於許多示波器都裝有計算機I/O端口,比如USB端口或以太網端口,因此可使用這些端口來生成測試信號。隻需下載合適的軟件(可在許多標準機構的網站上查找到)來激活測試模式,您就擁有了一台信號發生器。
8. 測試文件
如(ru)果(guo)您(nin)想(xiang)像(xiang)大(da)多(duo)數(shu)人(ren)那(na)樣(yang)在(zai)示(shi)波(bo)器(qi)上(shang)進(jin)行(xing)分(fen)析(xi),則(ze)可(ke)能(neng)還(hai)需(xu)要(yao)有(you)一(yi)些(xie)測(ce)試(shi)文(wen)件(jian)。了(le)解(jie)許(xu)多(duo)集(ji)成(cheng)軟(ruan)件(jian)分(fen)析(xi)工(gong)具(ju)中(zhong)的(de)測(ce)試(shi)報(bao)告(gao)功(gong)能(neng),可(ke)為(wei)您(nin)節(jie)約(yue)一(yi)些(xie)時(shi)間(jian)。想(xiang)要(yao)更(geng)高(gao)效(xiao),您(nin)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)遠(yuan)程(cheng)控(kong)製(zhi)儀(yi)表(biao)指(zhi)令(ling)自(zi)動(dong)化(hua)分(fen)析(xi)和(he)測(ce)試(shi)報(bao)告(gao)的(de)操(cao)作(zuo)。即(ji)便(bian)是(shi)基(ji)本(ben)型(xing)示(shi)波(bo)器(qi)也(ye)具(ju)備(bei)針(zhen)對(dui)文(wen)件(jian)的(de)省(sheng)時(shi)功(gong)能(neng),比(bi)如(ru)“保存全部”功能,隻需按下一個按鈕,即可保存截圖、波形數據和設置文件。

圖6:文件測試報告功能的用途
9. 智能檢索
沒有正確的檢索工具的話,要在很長的波形記錄中找到您感興趣的事件可能會很耗時。如今,記錄長度日漸超過100萬wan數shu據ju點dian,要yao定ding位wei您nin的de事shi件jian可ke能neng意yi味wei著zhe需xu要yao瀏liu覽lan成cheng千qian上shang萬wan個ge信xin號hao活huo動dong屏ping。用yong軟ruan件jian搜sou索suo工gong具ju可ke簡jian化hua對dui長chang記ji錄lu的de瀏liu覽lan。甚shen至zhi有you前qian置zhi麵mian板ban控kong製zhi器qi,使shi您nin可ke快kuai速su進jin行xing縮suo放fang和he平ping移yi操cao作zuo,就jiu像xiang用yongDVR看視頻一樣。還可順便自動標注每個定義事件的發生情況,以便在各事件之間快速移動。

圖7:長數據記錄中標記的用途
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10. 觸發
shiboqidechufagongnengkezaixinhaozhongdezhengquedianjinxingtongbushuipingsaomiao,duimingquedexinhaojiandingeryan,shibukequeshaode。chufakongzhiqiyunxuninwendingzhongfuboxingbingbuzhuodancichufaboxing。
在高速調試應用中,您的電路可能會工作99.999%或更長的時間。而正是.001%的時間會造成您的係統崩潰或正是您需要更詳細分析波形的一部分。高級觸發功能,如AB雙重事件觸發、窗口觸發、邏輯認證等等都有助於隔離問題,速度比在采集後搜索上百萬個數據樣本快很多。

圖8:高級觸發模式可減少對長數據記錄的搜索
11. 儀器的遠程控製
您是否曾有過這樣的經曆:likaishiyanshizhiqianwangjijianzhaceliangzhihuobaocunceshijieguo?meiyouteshuruanjiangongjujiuwufayuanchengfangwenshiboqilema?xingyundishi,zhixudakailiulanqi,shurushiboqideIP地址,就可輕鬆接入示波器。許多示波器,甚至基本型示波器,不僅可在實驗室中聯網,還可設置為可在線訪問的網絡服務器。

圖9:網絡驅動示波器可通過瀏覽器遠程訪問
12. 眼圖
什shen麼me是shi眼yan圖tu?通tong過guo眼yan圖tu,在zai高gao速su數shu字zi設she計ji領ling域yu工gong作zuo的de人ren士shi可ke識shi別bie多duo個ge比bi特te相xiang互hu疊die加jia,被bei廣guang為wei使shi用yong的de圖tu形xing。如ru何he才cai能neng在zai不bu挨ai個ge查zha看kan的de情qing況kuang下xia就jiu快kuai速su驗yan證zheng上shang百bai萬wan個ge比bi特te呢ne?在zai一yi張zhang瞬shun態tai圖tu中zhong,您nin能neng大da致zhi了le解jie會hui造zao成cheng係xi統tong運yun行xing不bu可ke靠kao的de時shi間jian變bian化hua、噪音、zhenlingheqitaxinhaowanzhengxingdeyingxiang。dabufenshiboqiyonghudouhenshuxizheyigongju,ranerxuduorenbingmeiyouyishidaoxinhaochulihekeshihuajishufangmiandejinbu,congerjiashenduizheyijibentuxingdelejie。tongguoyantu,kejibenlejiedianyadianpinghebianyuansulvdengcanshuzhi。ruguozaijinyibuyanshenzheyigainian,ninkeyiyongBER輪廓線(BER contours)來推斷或預測誤碼率。下圖類似眼圖,但其顯示的誤碼率為定時抖動和電壓噪聲的函數。

結論
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