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示波器使用高手之教你正确使用小技巧

发布时间:2017-07-12             西安安泰仪器维修中心    5099

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图象,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。


1、协议解码

根据示波器波形显示进行串行总线手动解码既耗时又容易出错。在这一相对简单的I2C信号中,可能有问题存在。您能轻松找到这个问题吗?甚至还能说出该信号代表什么吗?要对该数据包进行手动解码,需寻找到包头、数据位及包尾。利用时钟状态(**)对所有数据信号状态(蓝色)进行对照确认,然后将其转换为十六进制数值。


图1:示波器上的I2C信号


在此将手动解码与自动解码示例进行比较。只需定义时钟和数据处于哪些通道上以及定义用于确定逻辑值(“1”和“0”)的阈值,就可以让示波器获悉正通过总线传输的协议。在一瞬间,就可对串行数据进行解码并将其显示出来,说明总线波形显示中的起始位、地址位、数据位和结束位。对I2C总线而言,地址值和数据值能够以十六进制方式显示,或以二进制方式显示。


图2:自动I2C解码


2、网络分析仪

 需测量回波损耗(Sdd11)或插入损耗(Sdd21),但却没有TDR或VNA,怎么办?您可用高带宽示波器进行一些近似于网络分析的测量,尽管这样做好像有些超出其使用范围,而且肯定有某些局限。传统的频率响应时间测试涉及对快脉冲的测量以及对响应FFT的查看。除这种测量外,您还可以通过一些相当基础的设置来测量回波损耗和插入损耗。


例如,一些高速标准(像PCIExpress3.0和USB3.0)包括有这样的测量,一长串逻辑值“1”后接一长串“0”。这构成一种稳态条件或低频状态。然后,测试图案变为时钟或1010图案,又称为奈奎斯特图。对前后电压电平进行比较,得到一个标称插入损耗值。可采用更先进的技术以及自定义信号激励来提取其他详细信息。

图3:64个“1”及64个“0”后接“1010”的图形


3、在DVD驱动器上播放影片

大型LCD屏幕还可用作什么呢?可以肯定的是,您可以在示波器上观看信号完整性分析指南,但更令人高兴的是,您还可以观看最近的电影(但是还不能观看3D视频)。 


4、滤波

您是否需要用高带宽示波器测量低频信号但又不想有高频噪音?许多示波器都具有数字信号处理功能,可进行滤波,包括低通滤波。下一次,您想在您12GHz示波器上测量100MHz时钟时,可使用带宽限制功能,以得到更佳的信噪比和更精确的测量值。


5、宽带雷达测试

数字示波器早已具备FFT功能。随着雷达和其他宽带RF系统进入数字领域,现在示波器已具备瞬态或宽频带宽RF信号分析功能。您可以对无外部降频转频器的宽带雷达、高数据速率卫星链路或跳频通信系统执行脉冲分析、数字解调和EVM测量。


图4:显示宽带雷达信号的示波器


6、改善垂直分辨率

大部分示波器的A/D分辨率为8个比特。用不同的采集模式,可按如下所述,通过求相邻采样的平均值来提高垂直分辨率。那么,通过求平均值和采用高分辨率模式可将分辨率提高多少呢?理论上讲,增加值为0.5Log2N,其中N为相邻采样的平均数。

 

实际情况是,2个字节的存储深度限制了这一增加。两个字节为16位。保留其中一位作为符号位,剩余的15位用作数据数值。舍入误差使第14位和第15位成为随机值,从而使实际限值变为13位。因此,改善可从约六个有效位开始,用高度过采样时可增至约13位。


图5:提高垂直分辨率


7、基于示波器的信号发生器

由于许多示波器都装有计算机I/O端口,比如USB端口或以太网端口,因此可使用这些端口来生成测试信号。只需下载合适的软件(可在许多标准机构的网站上查找到)来激活测试模式,您就拥有了一台信号发生器。


8、测试文件

如果您想像大多数人那样在示波器上进行分析,则可能还需要有一些测试文件。了解许多集成软件分析工具中的测试报告功能,可为您节约一些时间。想要更高效,您可以通过远程控制仪表指令自动化分析和测试报告的操作。即便是基本型示波器也具备针对文件的省时功能,比如“保存全部”功能,只需按下一个按钮,即可保存截图、波形数据和设置文件。


图6:文件测试报告功能的用途


9、智能检索

没有正确的检索工具的话,要在很长的波形记录中找到您感兴趣的事件可能会很耗时。如今,记录长度日渐超过100万数据点,要定位您的事件可能意味着需要浏览成千上万个信号活动屏。用软件搜索工具可简化对长记录的浏览。甚至有前置面板控制器,使您可快速进行缩放和平移操作,就像用DVR看视频一样。还可顺便自动标注每个定义事件的发生情况,以便在各事件之间快速移动。


图7:长数据记录中标记的用途


10、触发

示波器的触发功能可在信号中的正确点进行同步水平扫描,对明确的信号检定而言,是不可缺少的。触发控制器允许您稳定重复波形并捕捉单次触发波形。


在高速调试应用中,您的电路可能会工作99.999%或更长的时间。而正是.001%的时间会造成您的系统崩溃或正是您需要更详细分析波形的一部分。高级触发功能,如AB双重事件触发、窗口触发、逻辑认证等等都有助于隔离问题,速度比在采集后搜索上百万个数据样本快很多。


图8:高级触发模式可减少对长数据记录的搜索

 

11、仪器的远程控制

您是否曾有过这样的经历:离开实验室之前忘记检查测量值或保存测试结果?没有特殊软件工具就无法远程访问示波器了吗?幸运地是,只需打开浏览器,输入示波器的IP地址,就可轻松接入示波器。许多示波器,甚至基本型示波器,不仅可在实验室中联网,还可设置为可在线访问的网络服务器。


图9:网络驱动示波器可通过浏览器远程访问

 

12、眼图

什么是眼图?通过眼图,在高速数字设计领域工作的人士可识别多个比特相互叠加,被广为使用的图形。如何才能在不挨个查看的情况下就快速验证上百万个比特呢?

 

在一张瞬态图中,您能大致了解会造成系统运行不可靠的时间变化、噪音、振铃和其他信号完整性的影响。大部分示波器用户都很熟悉这一工具,然而许多人并没有意识到信号处理和可视化技术方面的进步,从而加深对这一基本图形的了解。通过眼图,可基本了解电压电平和边缘速率等参数值。如果再进一步延伸这一概念,您可以用BER轮廓线(BERcontours)来推断或预测误码率。下图类似眼图,但其显示的误码率为定时抖动和电压噪声的函数。


图10:示波器上可看到眼图和更多信息。


示波器使用中的其他注意事项:

(1)热电子仪器一般要避免频繁开机、关机,示波器也是这样。

(2)如果发现波形受外界干扰,可将示波器外壳接地。

(3)“Y输入”的电压不可太高,以免损坏仪器,在最大衰减时也不能超过400V.“Y输入”导线悬空时,受外界电磁干扰出现干扰波形,应避免出现这种现象。

(4)关机前先将辉度调节旋钮沿逆时针方向转到底,使亮度减到最小,然后再断开电源开关,模拟示波器。

(5)在观察荧屏上的亮斑并进行调节时,亮斑的亮度要适中,不能过亮。


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西安安泰测试设备有限公司(www.agitekservice.com),测试仪器维修中心成立于2008年,专业从事各种示波器维修、测试测量仪器及测试系统的维修与技术支持,具备对国内外高端仪器进行芯片级维修的技术能力。成立伊始即紧扣仪器技术发展脉搏,紧跟电子器件与PCB技术发展潮流,始终保持领先的维修技术与能力。经过多年的积累,已经形成了以美国泰克示波器和是德科技(原安捷伦、惠普)射频仪器为主,涵盖福禄克、吉时利、罗德与施瓦茨及安利等数十种进口与国产品牌,各种类型测试与测量仪器的维修能力。维修咨询

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