福利繼續！擴展示波器用途的另外十個技巧【上篇】

 

脈寬調製(PWM)被bei廣guang泛fan應ying用yong於yu開kai關guan電dian源yuan和he電dian機ji控kong製zhi器qi。分fen析xi控kong製zhi環huan路lu的de動dong態tai情qing況kuang要yao求qiu觀guan察cha脈mai衝chong寬kuan度du隨sui時shi間jian的de變bian化hua。如ru果guo你ni的de示shi波bo器qi具ju有you電dian源yuan分fen析xi選xuan件jian包bao，那na麼me你ni就jiu能neng直zhi接jie使shi用yong這zhe個ge功gong能neng。如ru果guo你ni的de示shi波bo器qi沒mei有you這zhe方fang麵mian的de配pei置zhi，你ni可ke以yi使shi用yong示shi波bo器qi的de跟gen蹤zong(某些示波器中的時間跟蹤)功能解調出PWM控製信號。

 

首(shou)先(xian)，確(que)保(bao)你(ni)的(de)示(shi)波(bo)器(qi)包(bao)含(han)所(suo)有(you)實(shi)例(li)測(ce)量(liang)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，如(ru)果(guo)你(ni)測(ce)量(liang)波(bo)形(xing)的(de)寬(kuan)度(du)，示(shi)波(bo)器(qi)將(jiang)測(ce)量(liang)屏(ping)幕(mu)上(shang)出(chu)現(xian)的(de)波(bo)形(xing)的(de)每(mei)個(ge)周(zhou)期(qi)。示(shi)波(bo)器(qi)還(hai)應(ying)該(gai)包(bao)含(han)依(yi)據(ju)測(ce)量(liang)到(dao)的(de)參(can)數(shu)產(chan)生(sheng)波(bo)形(xing)的(de)跟(gen)蹤(zong)功(gong)能(neng)。寬(kuan)度(du)或(huo)“width@level”參數的跟蹤可以顯示每個周期脈寬隨時間的變化
，並且與源軌跡同步。因此寬度跟蹤是解調PWM信號的理想工具。跟蹤功能可以從參數或數學設置中訪問。

 

圖1顯示了作為負載電流階躍變化(軌跡C2，從上數第3個)響應的PWM控製器輸出(軌跡C1
，頂部軌跡)的跟蹤軌跡F1

，即展示width@level 參數與時間關係的(底部軌跡)。縮放軌跡Z1(從上數第2個)是水平方向放大了的隨負載變化的控製器輸出


，展示了脈寬的變化。

圖1：使用width@level參數跟蹤功能，在數學軌跡F1(最底部的軌跡)中顯示PWM波形每個周期即時寬度與時間的關係，反應了軌跡C2(從上數第3條)所示的負載電流的階躍變化。

 

參數可以像圖1中那樣應用於跟蹤功能
，其中參數P2到P4分別從跟蹤波形中讀取最大
、最小、平均和最後一個脈衝寬度。

 

 

用於電感或變壓器等電磁元件的磁滯或B/H曲線是一種常見的電源測量項目。磁性材料可以通過繪製作為磁場強度(H)函數的磁通密度(B)進行表征。這個功能有時在示波器的電源分析選件中提供。這種圖也很容易在帶X-Y顯示器的任何示波器上創建。圖2顯示了如何連接電感和信號發生器產生B/H曲線。

2

圖2：將電壓波形v(t)連接到示波器X-Y顯示器的垂直或Y通道。電流波形i(t)連接到水平或X通道。

H是磁場強度
，單位為安培/米

 

B是磁通密度
，單位特斯拉

 

A是橫截麵積，單位平方米

 

n是匝數

 

l是平均路徑長度，單位米

 

v(t)是電感上的電壓
，單位伏特

 

i(t)是流過電感的電流
，單位安培

 

需要注意的是，為了確定磁通密度
，必須對電壓波形求積分。

 

ruguoxuyaodehua，nikeyishiyongzhongdingbiaoshuxuehanshuduicichangqiangduhecitongmidujinxingtiaozheng。zheyaoqiuzhangwodaiceqijiandewulitexingzhishi，rushangmiangongshizhongguidingdenayang。

 

圖3顯示了這種電壓與電流經積分後的B/H曲線在示波器屏幕上顯示的結果。從待測器件施加的電壓用數學軌跡F1進行積分，並在數學軌跡F2中作了重新定標
，最終在X-Y顯示器的垂直軸上讀取單位為特斯拉的磁通密度。電流波形在數學軌跡F3中得到重新定標


，並應用於水平軸。

3：根據電感上的電壓和流經電感的電流產生並經過適當調整的磁滯圖。

 

在前一章節中
，我們必須將電壓波形的積分轉換為磁通密度。這要求將波形除以一個常數(匝數與橫截麵的乘積)。另ling外wai
，正zheng確que的de單dan位wei應ying該gai是shi特te斯si拉la。這zhe些xie操cao作zuo可ke以yi使shi用yong示shi波bo器qi的de重zhong定ding標biao數shu學xue函han數shu來lai完wan成cheng。重zhong定ding標biao允yun許xu用yong戶hu將jiang波bo形xing乘cheng上shang一yi個ge常chang數shu，然ran後hou再zai增zeng加jia一yi個ge常chang數shu
，而er且qie可ke以yi通tong過guo配pei置zhi用yong用yong戶hu選xuan擇ze的de單dan位wei覆fu蓋gai原yuan有you單dan位wei(本例中是伏特)。本例中使用的示波器提供48種標準電氣單位，包括特斯拉。

 

圖4顯示了數學軌跡F2的重定標設置。我們需要將電壓波形的積分除以20×10-6，但因為重定標函數隻提供與常數的相乘，因為我們需要使用倒數或50×103。覆蓋單位複選框打上勾後會提供一個單位輸入域
，我們在此輸入代表特斯拉的T。這樣將波形中的每個點乘以想要的常數就可以實現積分輸出(數學軌跡F1)的重定標。F2數學軌跡的垂直坐標現在的讀取單位就是特斯拉了。同樣，數學軌跡F3用於將測量得到的電流重定標為磁場強度。

圖4：利用重定標數學函數將垂直刻度從伏特-秒轉換為特斯拉。覆蓋單位複選框支持用戶自定義的單位。

 

 

你曾經有過用帶通濾波器將目標信號與相鄰通道幹擾隔離開來的需求嗎？大多數中檔示波器都包含有增強分辨率(ERES)數學函數形式的低通濾波器，但沒有帶通濾波器
，除非你有數字濾波器選件。你可以使用一些技巧將ERES低通濾波器轉換成帶通濾波器。圖5顯示了這一技巧。

圖5：你可以對示波器的輸入進行帶通濾波操作，方法是從輸入通道中減去低通濾波後的輸入，然後再對結果應用低通濾波器。

 

左上角的軌跡C1是一種窄脈衝輸入信號。設置好的數學函數F1用於對通道1的輸入進行低通濾波。在這個案例中，ERES濾波器是16MHz的低通濾波器。軌跡F1(左邊中間)顯示了濾波器對時域信號的影響。在數學函數F2中，從輸入中減去F1中低通濾波器的輸出，從而去除低頻內容
，得到高通響應。F2中的第二次數學操作是另外一個截止頻率為58MHz的ERES低通濾波器。結果就是軌跡F2(左下)中的帶通響應。

 

軌跡F3(右上)顯示了輸入快速傅裏葉變換(FFT)的頻譜。F4(右中)是低通濾波過後的輸入頻譜。軌跡F5(右下)是帶通濾波操作的頻譜。對這些濾波器的控製受ERES函han數shu中zhong濾lv波bo器qi選xuan擇ze的de限xian製zhi。示shi波bo器qi中zhong提ti供gong的de數shu字zi濾lv波bo器qi選xuan件jian包bao可ke以yi提ti供gong更geng大da的de靈ling活huo性xing，但dan這zhe種zhong小xiao技ji巧qiao在zai標biao準zhun配pei置zhi的de示shi波bo器qi中zhong都dou可ke以yi使shi用yong。

 

 

示(shi)波(bo)器(qi)一(yi)般(ban)都(dou)有(you)幾(ji)種(zhong)工(gong)具(ju)捕(bu)捉(zhuo)串(chuan)行(xing)數(shu)據(ju)圖(tu)案(an)。可(ke)選(xuan)的(de)串(chuan)行(xing)觸(chu)發(fa)器(qi)和(he)解(jie)碼(ma)功(gong)能(neng)可(ke)以(yi)根(gen)據(ju)規(gui)定(ding)的(de)串(chuan)行(xing)標(biao)準(zhun)對(dui)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)操(cao)作(zuo)。另(ling)外(wai)一(yi)種(zhong)串(chuan)行(xing)圖(tu)案(an)捕(bu)捉(zhuo)技(ji)術(shu)是(shi)使(shi)用(yong)案(an)例(li)所(suo)用(yong)示(shi)波(bo)器(qi)中(zhong)被(bei)稱(cheng)為(wei)WaveScan的示波器搜索功能。這種數據搜索引擎包含在所有這家供貨商的中檔示波器中，其它製造商也提供類似的功能。圖6顯示了使用WaveScan捕捉串行圖案的例子。

圖6：使用串行圖案搜索模式下的WaveScan搜索引擎捕捉18位串行圖案。從2位到64位的圖案可以用作搜索條件。還需要在“NRZ-to-Digital”卡片下輸入位速率、斜率和邏輯電平。

 

串行圖案搜索模式將根據輸入的二進製或16進製長度值搜索從2位至64位的圖案。除了串行圖案外，用戶還必須輸入串行位速率。這些參數包含在“NRZ-to-Digital”卡片內用於串行圖案識別的物理參數設置中
，除了數據位速率，還有斜率和數據的邏輯閾值。

 

當檢測到所選的圖案時，WaveScan的7個動作中任何一個都可以被觸發。圖6所示例子已經停止了采集。