(多图) 扩展示波器用途的十大技巧.docx
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1、目前的中档示波器具有的功能实际上比大多数工程师曾用过的要多。本文总结 了十个可能令你惊奇的示波器应用。其中任何一个应用你都会发现非常有用。使用示波器的快速边沿功能和数学运算实现频率响应测试频率响应测量需要具有平坦频谱的信号源。通过将示波器的快速边沿测试信号 用作阶跃信号源,再利用示波器的衍生功能就可以得到待测设备的脉冲响应。 然后运用快速傅里叶变换(FFT)功能获得频率响应。图 1 显示了获得输入信号的 频率响应和 37MHz 低通滤波器的频率响应的过程步骤。图 1:先将快速边沿测试信号加到滤波器的输入端(左上),然后用滤波器输出 (右上曲线)对它进行微分(右中),最后求 FFT 的平均值(下
2、右),就可以得到滤 波器的频率响应。左下边曲线中的频谱展示了微分过的阶跃输入信号的频率平 坦度。快速边沿测试信号的上升时间约为 800ps,带宽约为 400MHz,比这次测量的 100MHz 范围大得多。使用示波器的低通数字滤波器对输入信号进行高通滤波如果你的示波器能够利用诸如增强分辨率(ERES)数学函数等功能对信号进行低 通滤波,那么你就能对同样的信号进行高通滤波。注意,只有你能访问数字低 通滤波器的输入和输出端时这个功能才能实现。图 2 显示了具体实现过程。图 2:从输入信号(C1,顶部曲线)中减去低通滤波后的波形(中间 F1 曲线)形成 的信号就具有高通特性,如数学曲线 F2(底部曲线
3、)的频谱所示。输入信号曲线 C1 是一个很窄的脉冲。数学曲线 F1(中心曲线)使用示波器的 ERES 数字滤波器对 C1 信号进行滤波。从输入信号中减去滤波器曲线后形成的 信号就只有较高频率的成分。曲线 F2 执行减法操作,同时完成高通信号的 FFT,因此你能看到高通特性。低通响应跌至最大响应 0.293 处的频率就是高通 滤波器的-3dB 点。只对具有特定形状或测量参数的信号进行平均能够根据波形模板或参数化测量提供通过/失败测试、并能将满足通过/失败标 准的波形存储到内存中的示波器可以有选择地将这些波形加入到示波器的平均 功能中。要启用这项功能,首先要根据波形模板和/或处于目标极限内的测量参
4、 数输入通过/失败标准。针对通过的测试,要将波形存储到内部的存储器中。启 动平均功能对该内存中的内容进行平均。结果是只有满足测试标准的波形才会 加到平均内容中。图 3 显示了这样一个完整的过程。图 3:只对波形模板中包含的那些波形进行有选择的平均。通道 1 曲线(C1)与 模板不匹配,红色圆圈指出了位于模板外的区域。最终接受的曲线被存储在内 存曲线 M1 中,整个曲线都位于模板之内。数学曲线 F1 显示的累加平均曲线只 是将落入模板中的波形进行了平均累加。通过/失败测试是通过完全落入模板内的波形(蓝色显示)的一种测试。满足通过 标准的波形被存储在内存 M1 中,并增加到功能曲线 F1 中的平均
5、曲线中。不满 足标准的波形会被丢弃,永远不会出现在平均曲线中。通过使用排它型触发器只捕获异常事件来寻找间歇性事件智能或先进的触发器可以根据宽度、周期或占空比等选定的波形特征进行触发。 有几家制造商的产品还能根据处于范围之内或范围之外的智能触发事件进行触 发。这种触发器就是排它型触发器,它可以用来只对异常事件进行触发,如图 4 所示。在这个例子中,示波器被设置为只对宽度超过 480.8ns 的脉冲进行 触发。在遇到宽度为 52.6ns 的大脉冲发生之前这种触发器是不会触发的。因为 示波器只对宽度超过标称值为 48ns 的脉冲进行触发,因此不存在刷新速率的问 题。平时它就处于“等待”状态,直到异常
6、脉冲宽度出现。图 4:只对脉冲宽度超过 480.8ns 范围的脉冲触发的排它型触发器。因此示 波器只在遇到 52.6ns 的大脉冲时才被触发,所有正常的 48ns 宽度脉冲都被示 波器所忽略。将趋势函数和触发器延时用作自定时数据记录器趋势图是按采集的顺序显示的被测参数值图形。图 5 就是这样一个例子。例子 中采用灵敏度为 39 V /的热探头测量振荡器的内部温度。与此同时获得在 单个周期内得出的频率。每个趋势中的 100 次测量都是经过 100 次采集得到的。 触发源是振荡器的输出。正常情况下这会导致示波器以其标称刷新率进行触发。 为了防止发生这种现象,并且在两次测量之间设置已知的延时,可以使
7、用触发 器延时功能。使用触发器延时功能可以将两次采集之间的时间设为 10 秒,因此 总的测量间隔是 1000 秒。再用参数化数学调整函数将温度传感器的电压读数转 换为摄氏度。图 5:在 1000 秒时间内采集到的内部温度(曲线 F2)和振荡器输出频率(曲线 F1)的 趋势图,它反映了振荡器的热响应特性。解调幅度调制信号幅度调制(调幅)信号的包络检测方法需要对信号进行峰值检测。峰值检测可以 通过整合绝对值数学函数和这种示波器中称被增强分辨率(ERES)的数字低通滤 波器来实现。这样能使精确地提取调制包络形状变得非常容易。图 6 显示了一 个例子。左上边的曲线是待采集的调幅信号。绝对值数学函数的应
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