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de12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,怎(zen)麼(me)辦(ban)?您(nin)可(ke)用(yong)高(gao)帶(dai)寬(kuan)示(shi)波(bo)器(qi)進(jin)行(xing)一(yi)些(xie)近(jin)似(si)於(yu)網(wang)絡(luo)分(fen)析(xi)的(de)測(ce)量(liang),盡(jin)管(guan)這(zhe)樣(yang)做(zuo)好(hao)像(xiang)有(you)些(xie)超(chao)出(chu)其(qi)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei),而(er)且(qie)肯(ken)定(ding)有(you)某(mou)些(xie)局(ju)限(xian)。傳(chuan)統(tong)的(de)頻(pin)率(lv)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)測(ce)試(shi)涉(she)及(ji)對(dui)快(kuai)脈(mai)衝(chong)的(de)測(ce)量(liang)以(yi)及(ji)對(dui)響(xiang)應(ying)FFT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
ninshifouxuyaoyonggaodaikuanshiboqiceliangdipinxinhaodanyoubuxiangyougaopinzaoyin?xuduoshiboqidoujuyoushuzixinhaochuligongneng,kejinxinglvbo,baokuoditonglvbo。xiayici,ninxiangzainin12GHz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8gebite。yongbutongdecaijimoshi,keanruxiasuoshu,tongguoqiuxianglincaiyangdepingjunzhilaitigaochuizhifenbianlv。name,tongguoqiupingjunzhihecaiyonggaofenbianlvmoshikejiangfenbianlvtigaoduoshaone?lilunshangjiang,zengjiazhiwei0.5Log2N,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(yong)DVR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:離(li)開(kai)實(shi)驗(yan)室(shi)之(zhi)前(qian)忘(wang)記(ji)檢(jian)查(zha)測(ce)量(liang)值(zhi)或(huo)保(bao)存(cun)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)?沒(mei)有(you)特(te)殊(shu)軟(ruan)件(jian)工(gong)具(ju)就(jiu)無(wu)法(fa)遠(yuan)程(cheng)訪(fang)問(wen)示(shi)波(bo)器(qi)了(le)嗎(ma)?幸(xing)運(yun)地(di)是(shi),隻(zhi)需(xu)打(da)開(kai)瀏(liu)覽(lan)器(qi),輸(shu)入(ru)示(shi)波(bo)器(qi)的(de)IP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、振(zhen)鈴(ling)和(he)其(qi)他(ta)信(xin)號(hao)完(wan)整(zheng)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang)。大(da)部(bu)分(fen)示(shi)波(bo)器(qi)用(yong)戶(hu)都(dou)很(hen)熟(shu)悉(xi)這(zhe)一(yi)工(gong)具(ju),然(ran)而(er)許(xu)多(duo)人(ren)並(bing)沒(mei)有(you)意(yi)識(shi)到(dao)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)和(he)可(ke)視(shi)化(hua)技(ji)術(shu)方(fang)麵(mian)的(de)進(jin)步(bu),從(cong)而(er)加(jia)深(shen)對(dui)這(zhe)一(yi)基(ji)本(ben)圖(tu)形(xing)的(de)了(le)解(jie)。通(tong)過(guo)眼(yan)圖(tu),可(ke)基(ji)本(ben)了(le)解(jie)電(dian)壓(ya)電(dian)平(ping)和(he)邊(bian)緣(yuan)速(su)率(lv)等(deng)參(can)數(shu)值(zhi)。如(ru)果(guo)再(zai)進(jin)一(yi)步(bu)延(yan)伸(shen)這(zhe)一(yi)概(gai)念(nian),您(nin)可(ke)以(yi)用(yong)BER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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