示波器不可不知的12項功能
1.協議解碼
最初的示波器只是一個簡單的波形顯示兼數據測量,而我們需要獲取協議波形深層次的含義,則需要一段一段去分析。
例如:觀察IIC協議,一個時鐘信號,一個數據信號,我們需要按照時鐘與數據信號一位一位對應,去進行0/1的組合轉換,將其“翻譯”成我們需要形式,再去對應相應的物理量。這樣不僅工作量大、效率低,,而且還容易出錯。
現在的協議解碼直接將波形數據解碼后以十六進制、十進制或字符的形式呈現出來,省去了工程師轉換的過程,大大加快了開發效率。如圖3為一段CAN協議的解碼,可以一步到位。
2.網絡分析儀
通常我們需要大量的測量實踐,才能實現精確的幅值和相位參數測量,避免重大錯誤。由于射頻儀器測量的不確定性,小的錯誤很可能會被忽略不計。而網絡分析儀作為一種精密的儀器能夠測量出極小的錯誤。
網絡分析儀可以分為標量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)兩種分析儀。標量分析儀曾一度因其結構簡單,成本低廉而廣泛使用。矢量分析儀可以提供更好的誤差校正和更復雜的測量能力。隨著技術的進步,集成度和計算效率的提高,成本的降低,矢量網絡分析儀的使用越來越普及。
電子網絡的測量方式與測量光器件的方式類似。網絡分析儀產生一個正弦信號,通常是一個掃頻信號。DUT響應時,會傳輸并且反射入射信號。傳輸和反射信號的強度通常隨著入射信號的頻率發生變化。
DUT對于入射信號的響應是DUT性能以及系統特性阻抗不連續性的表征。例如,帶通濾波器的帶外具有很高的反射系數,帶內則具有較高的傳輸系數。如果DUT略微偏離特性阻抗則會造成阻抗失配,產生額外的非期望響應信號。我們的目標是建立一個精確的測量方法,測量DUT響應,同時最大限度的減少或消除不確定性。
3.在DVD驅動器上播放影片
大型LCD屏幕還可用作什么呢?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
示波器一般會有20MHz的帶寬限制,這個是硬件的濾波器。有些示波器還支持可調截止頻率的軟件濾波器。ZDS2024Plus可以從100Hz到100MHz無極可調。
TDS5000可以進行20MHz,150MHz低通濾波,還可以進行一種稱之為高分辨率采集的數字低通濾波,在此種模式中采樣點的垂直分辨率可從8bits提高到12bits,上述系統可以輸出像比如PWM這樣的信號按照脈寬變化的趨勢的類似正弦波波形。
5.寬帶雷達測試
安捷倫的Infiniium示波器結合89601矢量信號分析軟件組成了寬帶雷達分析儀,能夠從脈沖,基帶,中頻和射頻/微波各種角度進行雷達的多種測量和分析,主要包括:
1、雷達的脈沖參數測試,如上升時間、脈沖寬度及穩定度、脈沖間隔及穩定度等;
2、雷達的脈沖抖動,時鐘、PLL抖動等測試和分析;
3、雷達的脈內初始相位測試;
4、雷達信號的矢量分析;
5、雷達接收機I/Q通道一致性測試;
6、雷達各類放大器的寬頻測試和在線測試等。
Infiniium示波器有600MHz~1GHz帶寬(4GSa/s采樣率),2GHz~7GHz帶寬(20GSa/s采樣率),10GHz~13GHz帶寬(40GSa/s采樣率)多種選擇。結合89601矢量信號分析軟件,分析帶寬最高達到13GHz,成為名副其實的寬帶雷達分析儀。
信號通過電纜或示波器的探頭(使用示波器探頭可以進行在線測試)進入示波器,在示波器內部會先通過衰減器和前置放大器,然后信號被耦合到ADC進行數字化,數字化的波形可以直接進行顯示,或通過I/Q轉換和數字濾波變成I與Q信號(可以直接顯示I與Q信號);再把時域的數據進行FFT變換得到頻域數據;時域的數據進行解調處理即可進行解調分析,比如顯示星座圖,或顯示碼域數據等。由圖可見,寬帶雷達分析儀實際上是一個硬件與軟件結合的數據采集和數據處理過程,因為ADC有足夠高的實時采樣速率(高達40GSa/s),所以寬帶雷達分析儀有足夠高的分析帶寬,最高到13GHz。
6.改善垂直分辨率
大部分示波器的A/D分辨率為8個比特。用不同的采集模式,可按如下所述,通過求相鄰采樣的平均值來提高垂直分辨率。那么,通過求平均值和采用高分辨率模式可將分辨率提高多少呢?理論上講,增加值為0.5Log2N,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制了這一增加。兩個字節為16位。保留其中一位作為符號位,剩余的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。
7.基于示波器的信號發生器
由于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。只需下載合適的軟件(可在許多標準機構的網站上查找到)來激活測試模式,您就擁有了一臺信號發生器。
8.測試文件
如果您想像大多數人那樣在示波器上進行分析,則可能還需要有一些測試文件。了解許多集成軟件分析工具中的測試報告功能,可為您節約一些時間。想要更高效,您可以通過遠程控制儀表指令自動化分析和測試報告的操作。即便是基本型示波器也具備針對文件的省時功能,比如“保存全部”功能,只需按下一個按鈕,即可保存截圖、波形數據和設置文件。
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100萬數據點,要定位您的事件可能意味著需要瀏覽成千上萬個信號活動屏。用軟件搜索工具可簡化對長記錄的瀏覽。甚至有前置面板控制器,使您可快速進行縮放和平移操作,就像用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。
10.觸發
為了使掃描信號與被測信號同步,我們可以設定一些條件,將被測信號不斷地與這些條件相比較,只有當被測信號滿足這些條件時才啟動掃描,從而使得掃描的頻率與被測信號相同或存在整數倍的關系,也就是同步。這種技術我們就稱為“觸發”,而這些條件我們稱其為“觸發條件”。
用作觸發條件的形式很多,最常用最基本的就是“邊沿觸發”,即將被測信號的變化(即信號上升或下降的邊沿)與某一電平相比較,當信號的變化以某種選定的方式達到這一電平時,產生一個觸發信號,啟動一次掃描。其他的觸發條件有“脈寬觸發”、“斜率觸發”、“狀態觸發”等等,這些觸發條件通常會在比較高檔的示波器中出現。
11.儀器的遠程控制
若當你離開實驗室,想檢查測試值,但人不在示波器旁,只需打開瀏覽器,輸入示波器的IP地址,就可輕松接入示波器。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。
12.眼網
眼圖是一系列數字信號在示波器上累積而顯示的圖形,它包含了豐富的信息,從眼圖上可以觀察出碼間串擾和噪聲的影響,體現了數字信號整體的特征,從而估計系統優劣程度,因而眼圖分析是高速互連系統信號完整性分析的核心。另外也可以用此圖形對接收濾波器的特性加以調整,以減小碼間串擾,改善系統的傳輸性能。
用一個示波器跨接在接收濾波器的輸出端,然后調整示波器掃描周期,使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步,這時示波器屏幕上看到的圖形就稱為眼圖。示波器一般測量的信號是一些位或某一段時間的波形,更多的反映的是細節信息,而眼圖則反映的是鏈路上傳輸的所有數字信號的整體特征。