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標題: 安泰測試給西安電子科技大學提供方案—（二十四）充分發(fā)揮示波器潛能的6大秘訣 [打印本頁]

作者: oho23 時間: 2022-5-23 14:34
標題: 安泰測試給西安電子科技大學提供方案—（二十四）充分發(fā)揮示波器潛能的6大秘訣

充分發(fā)揮示波器潛能的 6 大秘訣

秘訣①從基本觸發(fā)開始

給您的信號拍一個終點照

要充分利用示波器的功能，示波器觸發(fā)是您需要掌握的重要功能之一。如果您需要對當今許多更為復雜高速的信號進行測量，這一點尤為重要。

請將示波器觸發(fā)試想為賽馬的終點攝像。雖然這不是一個可重復的事件，但在第一匹馬穿過終點線時，相機快門必須與它的鼻子高度同步。在示波器上查看沒有觸發(fā)的波形就像隨機拍攝賽馬的照片。從比賽開始到結(jié)束，您會看到很多匹馬，但不會得到真正需要的信息。

使用示波器的默認觸發(fā)設(shè)置，示波器將在信號的上升沿觸發(fā)。這個觸發(fā)點會在屏幕中心（水平和垂直中心）顯示。

您想要使用哪個通道作為觸發(fā)源；您想要怎樣的觸發(fā)電平設(shè)置；您想在什么樣的邊沿（上升沿還是下降沿）觸發(fā)；以及水平和垂直位置控件，所有這一切都可以選擇，以幫助您獲取正在尋找的確切事件的“照片”。

秘訣②牢記探頭要點

選擇正確的示波器探頭

探頭用于連接示波器和被測器件（DUT），它們對于信號完整性至關(guān)重要。市面上銷售的示波器探頭有成百上千種，您如何選擇正確的那一款？這個問題并沒有唯一的答案，因為每一個設(shè)計都不盡相同。但是，在做出決定之前，您需要考慮一些不同的探頭特征。

帶寬

探頭的帶寬描述了探頭能將多高的頻率傳遞給示波器。探頭帶寬不夠一樣會造成嚴重的信號衰減，探頭帶寬和示波器帶寬選擇方法一樣。

衰減比

探頭具有不同（有時可切換）的衰減比，衰減比會改變信號進入示波器的大小。如果衰減比較高，您可以查看較高的電壓，但它也會使示波器的內(nèi)部放大器噪聲更高。衰減比較低意味著您看到的示波器噪聲更少，

但會有更多的負載效應(yīng)可能讓您的信號變形。

牢記探頭要點。秘訣 2（續(xù)）

探頭負載效應(yīng)

沒有任何探頭能夠完美地再現(xiàn)您的信號，因為當您將探頭連接到電路時，探頭就會成為這個電路的一部分。這種現(xiàn)象稱為負載效應(yīng)。給系統(tǒng)增加不必要的負載，可能導致測量不準確，甚至會改變信號的波形形狀！

電阻負載：最好是確保探頭的電阻超過電源內(nèi)阻的十倍，以使幅度下降小于 10%。

電容負載：確保探頭的標定電容負載符合您的設(shè)計參數(shù)。

電感負載：使用盡量短的地線來降低電感負載（在信號中顯示為振鈴）。

無源探頭與有源探頭

無源探頭通常價格便宜、易于使用而且堅固耐用。無源探頭是一種通用且精確的探頭類型。它們通常會產(chǎn)生相對較高的電容負載和低的電阻負載。在探測帶寬小于 600 MHz 的信號時，無源探頭很有用。

有源探頭使用有源元器件來放大或調(diào)節(jié)信號，并需要電源才能工作。它們能夠支持更高的信號帶寬。有源探頭比無源探頭的價格要高得多，并且不像無源探頭那么堅固耐用。有源探頭的負載效應(yīng)通常比無源探頭小。

無源探頭非常適合于定性測量，例如檢查時鐘頻率、查找錯誤等。有源探頭則在定量測量方面表現(xiàn)出色，例如輸出紋波或上升時間。雖然有源探頭的成本高于無源探頭，但它們對測量精度有很大的影響。

秘訣③合理定標波形

正確的信號定標至關(guān)重要。

示波器的采樣速率和垂直分辨率對測量精度有影響，合適的信號刻度設(shè)置能讓優(yōu)化您的測量。

水平時基

在進行與時間相關(guān)的測量時，水平時基是一個重要考量。當您改變信號的水平時基（每格時間）時，您也改變了總信號采集時間。信號采集時間進而會影響示波器的采樣速率。這種關(guān)系可通過以下公式來表示：采樣速率 = 存儲器深度 / 采集時間

存儲器深度為固定值，采集時間可以通過調(diào)整示波器上的每格時間設(shè)置來確定。隨著采集時間增加，采樣速率不得不降低，以便將整個采集結(jié)果存入示波器的存儲器。進行時間相關(guān)的測量（頻率、脈沖寬度、上升時間等）時，選擇適當?shù)牟蓸铀俾屎苤匾?/font>

垂直標度

正如水平時基對于時間相關(guān)的測量很重要一樣，垂直刻度對于垂直相關(guān)的測量（峰峰值、RMS、最大值、最小值等）也很重要。只需簡單地增加信號的垂直刻度，您就可以獲得更精確的測量，測量的標準偏差要小得多。為什么垂直標度會對測量有影響？水平（時間相關(guān)的）測量受到采樣速率的影響，而垂直（幅度相關(guān)的）測量則受到垂直分辨率的影響。

秘訣④使用正確的采集模式

示波器有哪些采集模式？

如果想對示波器讀數(shù)有信心，您需要了解不同采集模式的優(yōu)勢和劣勢，這些模式包括：常規(guī)采集、平均采集、高分辨率采集和峰值檢測采集。采集模式是經(jīng)過精細調(diào)整的采樣算法。通過改變示波器模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的采樣速率并選擇性地繪制或組合采樣點，可以觀察到信號的不同特性。

常規(guī)采集模式

常規(guī)采集模式是示波器的默認模式。ADC 進行采樣，示波器抽取到所需的點數(shù)并繪制波形。日常調(diào)試任務(wù)最好使用常規(guī)采集模式，因為它對信號給出了一個很總體的表述。這是一種安全的使用模式，不會出現(xiàn)重大的問題。

平均采集模式

平均模式會捕獲多個波形并將它們進行平均。平均采集模式的主要好處在于它會通過平均去除信號上的隨機噪聲，讓您只看到底層的信號。平均采集模式只能用于周期性信號，并采用穩(wěn)定的示波器觸發(fā)。平均模式非常適合查看或表征非常穩(wěn)定的周期性波形。

使用正確的采集模式秘訣 4（續(xù)）

高分辨率模式

高分辨率模式是另一種平均采集的形式。然而，它不是波形到波形的平均，而是點對點的平均。實質(zhì)上，ADC 會對信號進行過采樣，然后將相鄰點放在一起進行平均。這一模式采用實時boxcar 平均算法，有助于減少隨機噪聲。它還可以帶來更高的分辨率位。

在降低隨機噪聲方面，高分辨率模式不如前面討論的平均模式那樣有效，但它具有一些明顯的優(yōu)勢。因為高分辨率模式對多次捕獲沒有依賴，所以它可以用于非周期性信號和瞬態(tài)的觸發(fā)。這使得在一般問題的調(diào)試上，高分辨率模式比平均模式好得多。

峰值檢測采集模式

峰值檢測采集模式的功能與高分辨率模式類似。ADC 對信號進行過采樣并選擇性地選擇要顯示的點。但是，峰值檢測模式不是將這些點放在一起加以平均，而是選擇最高點和最低點進行繪制。這樣做很有用，因為它可以提供對異常高點或低點的洞察，而這些點在其他模式下可能會看不到。峰值檢測模式最適合用于檢測毛刺或查看非常窄的脈沖。

秘訣⑤使用高級觸發(fā)了解更多細節(jié)

在秘訣 1 中，我們討論了基本觸發(fā)，其實還有更多的觸發(fā)模式可供選擇

上升 / 下降時間觸發(fā)

上升 / 下降時間觸發(fā)在大于或小于一定量的時間內(nèi)查找從一個電平到另一個電平的上升或下降邊跳變。它會針對狀態(tài)改變得太快或太慢的信號觸發(fā)。此觸發(fā)器有助于查看是否存在阻抗失配，系統(tǒng)上是否存在某些額外負載導致邊沿過慢。

建立和保持時間觸發(fā)

建立和保持時間觸發(fā)可用于各種數(shù)據(jù)和時鐘信號。一個示波器通道探測時鐘信號，另一個通道則探測數(shù)據(jù)信號。建立時間是時鐘邊沿之前數(shù)據(jù)信號電平必須存在的時間。保持時間是時鐘邊沿之后數(shù)據(jù)信號電平必須保持的時間。

這個觸發(fā)模式很重要，因為數(shù)字設(shè)計要求在時鐘邊沿發(fā)生之前，建立起一段時間的數(shù)據(jù)線狀態(tài)（0 或1）。將觸發(fā)條件設(shè)置為指定的建立和保持要求，以檢查設(shè)計中的違規(guī)之處。

協(xié)議觸發(fā)

當今許多示波器具有內(nèi)置的協(xié)議觸發(fā)。如果您使用串行總線，協(xié)議觸發(fā)非常有用。對于這些不同總線中的每一根，都有一系列不同的觸發(fā)（開始條件、停止條件、缺失確認、無確認尋址等）。

航空航天 / 國防 ARINC 429，MIL-STD 1553 等。

汽車 CAN，I2C，SPI 等。

計算機 USB 等。

您可以通過觸發(fā)開始條件開始調(diào)試，這將為您提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)包通過視圖，并讓您了解系統(tǒng)的運行狀況。如果您遇到系統(tǒng)錯誤或想要證明一切正常，您甚至可以只針對錯誤觸發(fā)。這樣可以讓您只關(guān)注導致問題的領(lǐng)域，而不用將時間浪費在數(shù)百個沒用錯誤的數(shù)據(jù)包上。如果示波器帶有分段存儲器，您可以將其打開，在很長時間段內(nèi)只捕獲錯誤。

秘訣⑥對串行總線使用符合解碼

協(xié)議解碼

根據(jù)您所測試的器件類型，您可能需要測試某些串行總線（例如汽車上的 CAN 和 LIN 總線以及嵌入式設(shè)計中采用的 I2C 和 RS-232 總線）。示波器可以通過進行物理層測量來表征這些信號的模擬質(zhì)量。

如秘訣 5 中所述，協(xié)議觸發(fā)有助于捕獲總線上的特定實例或事件，這非常有用。然而，當今使用的許多串行總線采用十六進制格式編碼，可能難以理解。符合解碼可將這些事件轉(zhuǎn)換成更易理解的格式。

基于硬件的解碼

基于硬件的解碼提供了解碼的實時更新。這提高了示波器捕獲和顯示偶發(fā)性串行總線通信錯誤（如位填充錯誤、格式錯誤、確認錯誤，CRC 錯誤和錯誤幀）的概率。

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