泰克示波器應(yīng)用技巧|泰克示波器使用說明

泰克示波器應(yīng)用技巧|泰克示波器使用說明

示波器可能不為人知的12項功能
示波器是人們設(shè)計、制造或修理電子設(shè)備*的工具。在現(xiàn)今這個快節(jié)奏的世界里 ， 工程師們需要利用目前的工具來快速準(zhǔn)確地解決他們所遇到的測量難題。在工程師看來，示波器是成功應(yīng)對現(xiàn)今測量難題的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)代數(shù)字示波器擁有可幫助節(jié)省時間的特性，如深存儲和一系列分析工具等，可簡化高速數(shù)字設(shè)計帶來的挑戰(zhàn)。下文分別細(xì)數(shù)了示波器或曾不為人知的 12 項功能。
1. 協(xié)議解碼
根據(jù)示波器波形顯示進(jìn)行串行總線手動解碼既耗時又容易出錯。在這一相對簡單的I2C信號中，可能有問題存在。您能輕松找到這個問題嗎？甚至還能說出該信號代表什么嗎？要對該數(shù)據(jù)包進(jìn)行手動解碼，需尋找到包頭、數(shù)據(jù)位及包尾。利用時鐘狀態(tài)（黃色）對所有數(shù)據(jù)信號狀態(tài)（藍(lán)色）進(jìn)行對照確認(rèn)，然后將其轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)值。

圖1：示波器上的I²C信號
在此將手動解碼與自動解碼示例進(jìn)行比較。只需定義時鐘和數(shù)據(jù)處于哪些通道上以及定義用于確定邏輯值（“1”和“0”）的閾值，就可以讓示波器獲悉正通過總線傳輸?shù)膮f(xié)議。在一瞬間，就可對串行數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并將其顯示出來，說明總線波形顯示中的起始位、地址位、數(shù)據(jù)位和結(jié)束位。對I2C總線而言，地址值和數(shù)據(jù)值能夠以十六進(jìn)制方式顯示，或以二進(jìn)制方式顯示。

圖2：自動I²C解碼

 

2. 測試文件
如果您想像大多數(shù)人那樣在示波器上進(jìn)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(jié)約一些時間。想要更，您可以通過遠(yuǎn)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(shù)據(jù)和設(shè)置文件。

圖3：文件測試報告功能的用途
3. 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(shù)據(jù)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(jìn)行縮放和平移操作，就像用DVR看視頻一樣。還可順便自動標(biāo)注每個定義事件的發(fā)生情況，以便在各事件之間快速移動。

圖4：長數(shù)據(jù)記錄中標(biāo)記的用途
4. 觸發(fā)
示波器的觸發(fā)功能可在信號中的正確點進(jìn)行同步水平掃描，對明確的信號檢定而言，是*的。觸發(fā)控制器允許您穩(wěn)定重復(fù)波形并捕捉單次觸發(fā)波形。
在高速調(diào)試應(yīng)用中，您的電路可能會工作99.999%或更長的時間。而正是.001%的時間會造成您的系統(tǒng)崩潰或正是您需要更詳細(xì)分析波形的一部分。觸發(fā)功能，如AB雙重事件觸發(fā)、窗口觸發(fā)、邏輯認(rèn)證等等都有助于隔離問題，速度比在采集后搜索上百萬個數(shù)據(jù)樣本快很多。

圖5：觸發(fā)模式可減少對長數(shù)據(jù)記錄的搜索 
5. 儀器的遠(yuǎn)程控制
您是否曾有過這樣的經(jīng)歷：離開實驗室之前忘記檢查測量值或保存測試結(jié)果？沒有特殊軟件工具就無法遠(yuǎn)程訪問示波器了嗎？幸運地是，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(lián)網(wǎng)，還可設(shè)置為可在線訪問的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。

圖6：網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動示波器可通過瀏覽器遠(yuǎn)程訪問
6. 眼圖
什么是眼圖？通過眼圖，在高速數(shù)字設(shè)計領(lǐng)域工作的人士可識別多個比特相互疊加，被廣為使用的圖形。如何才能在不挨個查看的情況下就快速驗證上百萬個比特呢？在一張瞬態(tài)圖中，您能大致了解會造成系統(tǒng)運行不可靠的時間變化、噪音、振鈴和其他信號完整性的影響。大部分示波器用戶都很熟悉這一工具，然而許多人并沒有意識到信號處理和可視化技術(shù)方面的進(jìn)步，從而加深對這一基本圖形的了解。通過眼圖，可基本了解電壓電平和邊緣速率等參數(shù)值。如果再進(jìn)一步延伸這一概念，您可以用BER輪廓線（BER contours）來推斷或預(yù)測誤碼率。下圖類似眼圖，但其顯示的誤碼率為定時抖動和電壓噪聲的函數(shù)。

圖7：示波器上可看到眼圖和更多信息。
7. 寬帶雷達(dá)測試
數(shù)字示波器早已具備FFT功能。隨著雷達(dá)和其他寬帶RF系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)字領(lǐng)域，現(xiàn)在示波器已具備瞬態(tài)或?qū)掝l帶寬RF信號分析功能。您可以對無外部降頻轉(zhuǎn)頻器的寬帶雷達(dá)、高數(shù)據(jù)速率衛(wèi)星鏈路或跳頻通信系統(tǒng)執(zhí)行脈沖分析、數(shù)字解調(diào)和EVM測量。

圖8：顯示寬帶雷達(dá)信號的示波器
8. 網(wǎng)絡(luò)分析儀
需測量回波損耗（Sdd11）或插入損耗（Sdd21），但卻沒有TDR或VNA，怎么辦？您可用高帶寬示波器進(jìn)行一些近似于網(wǎng)絡(luò)分析的測量，盡管這樣做好像有些超出其使用范圍，而且肯定有某些局限。傳統(tǒng)的頻率響應(yīng)時間測試涉及對快脈沖的測量以及對響應(yīng)FFT的查看。除這種測量外，您還可以通過一些相當(dāng)基礎(chǔ)的設(shè)置來測量回波損耗和插入損耗。
例如，一些高速標(biāo)準(zhǔn)（像PCI Express 3.0和USB 3.0）包括有這樣的測量，一長串邏輯值“1”后接一長串“0”。這構(gòu)成一種穩(wěn)態(tài)條件或低頻狀態(tài)。然后，測試圖案變?yōu)闀r鐘或1010圖案，又稱為奈奎斯特圖。對前后電壓電平進(jìn)行比較，得到一個標(biāo)稱插入損耗值?？刹捎酶?的技術(shù)以及自定義信號激勵來提取其他詳細(xì)信息。在一篇題為“在數(shù)字存儲示波器上進(jìn)行以太網(wǎng)微分回波損耗測量”的白皮書上可找到有關(guān)某一程序的技術(shù)概覽的佳作。

圖9：64個“1”及64個“0”后接“1010”的圖形
9. 在DVD驅(qū)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zui近的電影（但是還不能觀看3D視頻）。
10. 濾波
您是否需要用高帶寬示波器測量低頻信號但又不想有高頻噪音？許多示波器都具有數(shù)字信號處理功能，可進(jìn)行濾波，包括低通濾波。下一次，您想在您12GHz示波器上測量100MHz時鐘時，可使用帶寬限制功能，以得到更佳的信噪比和更的測量值。
11. 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(shù)。
實際情況是，2個字節(jié)的存儲深度限制了這一增加。兩個字節(jié)為16位。保留其中一位作為符號位，剩余的15位用作數(shù)據(jù)數(shù)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?yōu)?3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。

圖10：提高垂直分辨率
12. 基于示波器的信號發(fā)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(wǎng)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(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)的上查找到）來激活測試模式，您就擁有了一臺信號發(fā)生器。
結(jié)論
示波器簡單易學(xué)、容易操作，可幫助您工作，充分提高生產(chǎn)率，使您可將精力放在設(shè)計而非測量工具上。就像世上沒有可作為標(biāo)準(zhǔn)的汽車司機一樣，世上也沒有標(biāo)準(zhǔn)的示波器用戶。無論您將示波器用于廣泛分析、用于濾波還是用于創(chuàng)建測試文件，zui重要的是如何靈活操作您的示波器。