九個示波器應用技巧

　　目前，中檔示波器比大多數工程師使用更多的功能。本文總結了九個示波器應用技巧，可能會讓你感到驚訝。你會發現其中任何一個都很有用！

　　1、使用示波器的快速邊沿功能和數學運算來實現頻率響應測試

　　頻率響應測量需要一個平坦頻譜的信號源。待測設備的脈沖響應可以通過將示波器的快速邊緣測試信號作為跳躍信號源，然后使用示波器的衍生功能來獲得。然后使用快速傅里葉變換(FFT)功能得到頻率響應。圖1顯示了37MHz低通濾波器獲取輸入信號的頻率響應和頻率響應的過程步驟。

　　圖1：首先在濾波器的輸入端(左上角)加入快速邊緣測試信號，然后用濾波器輸出(右上角曲線)進行微分(右中角)，最后求FFT的平均值(右下角)得到濾波器的頻率響應。左下角曲線中的頻譜顯示了微分階躍輸入信號的頻率平整度。

　　在這次測量的100MHz范圍內，快速邊緣測試信號的上升時間約為800ps，帶寬約為400MHz。

　　2、是使用示波器的低通數字濾波器對輸入信號進行高通濾波

　　假如您的示波器可以使用增強分辨率等(ERES)如果數學函數等功能對信號進行低通過濾波，那么您可以對相同的信號進行高通過濾波。請注意，只有當您能夠訪問數字低通過濾波器的輸入和輸出端時，才能實現這一功能。圖2顯示了具體的實現過程。

　　圖2：如數學曲線F2(底部曲線)的頻譜所示，從輸入信號(C1、頂部曲線)中減去低通濾波后的波形(中間F1曲線)形成的信號具有高通特性。

　　輸入信號曲線C1是一個非常狹窄的脈沖。使用示波器ERES數字濾波器過濾C1信號的數學曲線F1(中心曲線)。從輸入信號中減去濾波器曲線后形成的信號只是高頻成分。曲線F2在完成高通信號FFT的同時進行減法操作，所以你可以看到高通信號的特性。低通信響應降至0.293最大響應頻率為高通信濾波器-3dB點。

　　3、只有具有特定形狀或測量參數的信號才能平均進行

　　能夠根據波形模板或參數化測量提供通過/失敗測試并能將符合通過/失敗標準的波形存儲在內存中的示波器，可以有選擇地將這些波形添加到示波器的平均功能中。為了啟用這個功能，首先應該根據波形模板和/或目標極限內的測量參數輸入通過/失敗標準。通過測試時，應將波形存儲在內部存儲器中。啟動平均功能平均存儲內容。因此，只有符合測試標準的波形才會添加到平均內容中。圖3顯示了這樣一個完整的過程。

　　圖3：只有波形模板中包含的波形才能平均選擇。通道1曲線(C1)與模板不匹配，紅圈指出位于模板外的區域。最終接受的曲線存儲在內存曲線M1中，整個曲線位于模板中。數學曲線F1顯示的累積平均曲線只是平均累積落入模板的波形。

　　通過/失敗測試是一種完全落入模板的波形(藍色顯示)的測試。內存M1中存儲的符合標準的波形并添加到功能曲線F1中的平均曲線中。不符合標準的波形將被丟棄，永遠不會出現在平均曲線中。

　　4、通過使用排其型觸發器只捕捉異常事件來尋找間歇性事件

　　智能或先進的觸發器可以根據選定的波形特征，如寬度、周期或占空比。幾家廠商的產品也可以根據范圍內或范圍外的智能觸發事件進行觸發。這個觸發器是一個排他性的觸發器，只能用來觸發異常事件，如圖4所示。在這個例子中，示波器只設置為寬度超過48。±觸發0.8ns的脈沖。這種觸發器在遇到寬度為52.6ns的大脈沖之前不會觸發。由于示波器只觸發寬度超過標稱值為48ns的脈沖，因此沒有刷新速度的問題。它通常處于“等待”狀態，直到出現異常脈沖寬度。

　　圖4：只有488以上的脈沖寬度±脈沖觸發在0.8ns范圍內的排其型觸發器。所以示波器只在遇到52.6ns大脈沖時才被觸發，所有正常的48ns寬脈沖都被示波器忽略了。

　　5、將趨勢函數和觸發器延遲用作自定時數據記錄器

　　趨勢圖是按照采集順序顯示的被測參數值圖。圖5就是這樣一個例子。例子中的靈敏度為39μV/℃熱探頭測量振蕩器內部溫度。同時，獲得在單個周期內獲得的頻率。每個趨勢的100次測量是通過100次采集獲得的。觸發源是振蕩器的輸出。一般情況下，示波器會以其標稱刷新率觸發。為了防止這種現象發生，并在兩次測量之間設置已知的延遲，觸發器的延遲功能可以使用。兩次采集之間的時間可以設置為10秒，所以總測量間隔為1000秒。然后用參數化數學調整函數將溫度傳感器的電壓氏度轉換為溫度傳感器。

　　圖5：內部溫度(曲線F2)和振蕩器輸出頻率(曲線F1)的趨勢圖在1000秒內收集到，反映了振蕩器的熱響應特性。

　　6、檢測頻率、相位和脈寬調制信號

　　很多中檔示波器都有軌跡或時間趨勢功能，可以根據被測時序參數的周期性變化產生波形。軌跡功能與源波形在時間上是同步的，因此頻率、寬度或相位的變化很容易與源波形聯系在一起。這提供了對調頻的理解(FM)、調相(PM)或脈寬調制(PWM)一種信號方法。圖7顯示了使用時間間隔誤差(TIE)軌跡解調調相參數(PM)一個波形的例子。

　　圖6：PM波形每個周期的瞬時相位與時間之間的關系圖可以通過TIE參數軌跡繪制，從而實現對調信號的解調。

　　TIE是跨越波形的閾值和跨越理想位置的閾值之間的時間差。事實上，它是信號的瞬時相位。因此，TIE軌跡顯示了載波相位的周期性變化，可以用來產生相位變化，并在時間上與原始調制載波同步。圖中的垂直刻度是時間單位，通過簡單的調整操作很容易轉換成相位。同樣，頻率參數軌跡可以顯示調頻載波的調制信號，脈沖寬度軌跡可以產生PWM解調。

　　7、向示波器快速傅里葉轉換增加“最大值保持”功能

　　在掃正弦頻率響應測量中，頻譜分析儀提供的峰值或‘最大值’保持功能非常有用。大多數示波器的FFT沒有提供這個功能，但它們提供最高或最大的數學函數，可以通過與FFT結合來保持FFT中每個頻率單元點發生的最大幅度。圖8提供了這個功能的例子。

　　圖7：在掃頻正弦波FFT中，紅色曲線F2(中心)顯示每個頻率的峰值或最大值。曲線F1(底部)是FFT，沒有使用最高或最大值。F2描述符盒顯示了最大功能的設置。

　　當輸入正弦波掃描整個頻率范圍時，曲線F2中顯示的最高(或最大)函數將保持每個頻率單元點在FFT中的峰值范圍，從而允許用戶看到每個頻率點的最大響應。

　　8、計算單位為V2/Hz的波形功率譜密度

　　以對數形式的dBm和dBm/Hz為單位，分別顯示功率譜和功率譜密度譜。(PSD)。V2/Hz或Hz或噪聲分析等應用要求V/√Hz和其他線性單位的功率譜密度。線性刻度的功率譜密度測量可以通過使用少量的FFT和重新調整數學函數運算來完成。圖9顯示了這種測量的FFT設置。FFT輸出類型設置為平方量級，以便使用垂直單位V2顯示FFT。轉換到功率譜密度要求FFT歸一化為FFT的有效分辨率帶寬，即分辨率帶寬(Δf)以及所選加權函數的有效噪聲帶寬ENBW乘積，詳見FFT在圖9中設置的報告。

　　圖8：曲線C1是頻帶被捕獲的有限噪聲信號。曲線F3是V2/Hz的功率譜密度，線性垂直刻度單位。參數P7讀取功率譜密度曲線下的面積，并與時間波形的平均值進行比較。后者是基于參數。

　　9、使用縮放選通式FFT比較頻譜分量

　　偶爾你可能需要對捕獲波形的一小部分執行FFT。這種情況通常是有疑問波形在時間上發生變化時發生的。大多數示波器允許你通過FFT控制中的選通功能或在捕獲波形縮放基礎上計算FFT來選通FFT過程。記住，不管是哪種情況，FFT分辨率帶寬都將被確定為選通信號持續時間的倒數。由于選通部分短于整個波形，分辨率帶寬將增加，FFT頻率分辨率將降低。圖10顯示了對一個線性正弦掃描波形進行選通式FFT分析的例子。正弦波的頻率在10ms掃描時長內從1MHz變化到80MHz(左上邊的曲線M1)。

　　在437μs和1.42 ms點采集了兩個時長為5μs的縮放波形(左中是曲線Z1，左下是Z2)。整個波形的FFT(右上的F1)顯示在整個掃描范圍內具有統一的幅度。Z1和Z2的FFT顯示了掃描過程中在所選時點的頻率。

　　圖9：使用縮放功能選通FFT的例子。在437μs和1.42 ms處采集的兩個5μs縮放波形顯示了作為時間函數的頻率的差別。