網上有很多介紹示波器基礎知識的資源。如果您搜索相關的主題,比如觸發的基礎知識、探測的重要性、如何正確設置標度等等,必然會找到大量有用的結果。另一方面,您也可以從網上找到到很多非常專業化的內容。那么有沒有比基礎更進一步但又不是那么深奧的知識呢?其實還有另外幾種先進的示波器功能不為人知。
通過此文,您將掌握示波器的一些高級功能,無論您從事哪個行業或處于何種應用環境,這些功能都可以幫助您更深入地了解設計。所有 InfiniiVision 示波器,包括新型 1000 X 系列示波器,都提供這些功能。了解以下知識,您將可以更高效地執行測試:
1. 使用快速傅里葉變換(FFT)發現隱藏的錯誤
2. 在執行測試之前仿真算術運算
3. 使用波特圖表征器件輸出
4. 遠程連接和控制示波器
5. 使用水平模式獲得新視角
6. 使用采集模式以不同方式分析樣本
技巧1 使用快速傅里葉變換(FFT)發現隱藏的錯誤
快速傅里葉變換(FFT)可能是示波器上使用廣泛的數學變換方法。因此,在我們的大多數示波器上都配有專用的 FFT 按鈕。該功能之所以如此普遍,原因在于它賦予您全新的視角(即頻域)來觀察信號。
以前,您執行 FFT 分析時需要使用射頻儀器,而如今,該功能已經是現代化示波器內置的常用功能。
FFT 主要用來分析頻率分量和可能存在的毛刺。當您使用標準示波器的時域功能時,可能看不到這些細節。
但是使用 FFT 分析,您可以查看構成信號的各種分量的頻率與功率。
技巧2 在執行測試之前仿真算術運算
測量現有信號具有十分重要的意義,但如果需要修改信號呢?在器件實物上執行修改,通常成本會太高,而且花費的時間也太長。如非絕對必要,您不會考慮變更設計。在對器件做出實際更改之前,最好通過算術運算來仿真設計變更或預測輸出結果。
算術運算的用途有很多。比如:
• 查看兩個信號通過差分放大器后有什么變化
• 分析如果電路中添加了低通濾波器,您的器件會產生什么響應
技巧3 使用波特圖表征器件輸出
有些器件的輸出與輸入有直接關系,您在測試此類器件時,必須分析它在各種頻率和幅度的輸入信號下的響應特性。對于無源濾波器、放大器、開關電源和音頻系統等器件,這一點尤為重要。如果不執行該分析,那么很可能在某些輸入條件下,器件會發生故障。您肯定不希望客戶發現這種情況!
Keysight InfiniiVision 示波器的頻率響應分析功能使用波特圖來顯示系統的增益和相位。您可以很快看到增益或相位中是否出現異常峰值。如果出現了多余的峰值,就表明在輸入某些頻率的信號時,您的設計會出現問題。您可能需要重新進行設計,所以一定要在設計過程中盡早執行這一分析。
技巧4 遠程連接和控制示波器
無論您是在教育實驗室、設計室還是制造車間內工作,局域網都可以幫助您改善流程。它可以讓您靈活選擇工作時間和工作地點。通過局域網連通性功能,多位工程師可以同時遠程連接和使用示波器。這樣,學生和同事不管身在哪里,都能共享使用設備開展項目工作,最終節省預算。
您不僅可以通過局域網向儀器發送遠程命令,還可以在計算機上通過實際儀器屏幕和仿真的控制硬鍵來控制儀器(見下文)。
此外,您還可以輕松地連接到計算機應用軟件,如 BenchVue。這樣,您就可以使用 TestFlow 功能快速開發自定義的自動化測試,捕獲和記錄測量數據,并導出結果進行離線分析。
技巧5 使用水平模式獲得新視角
通過從不同的角度觀察信號,可以直觀地了解您的器件在各種情況下的響應特性。它具有三種不同的“水平模式”,可以為您觀察信號提供視角。每種模式都有不同的用途和適用范圍:
XY 模式
XY 模式,有時又稱為李薩如(Lissajous)圖形,是一種非常常用的水平模式。您可以將波形繪制為通道 1 幅度與通道 2 幅度的關系圖,而不是繪制為幅度(通常是電壓)隨時間變化的圖形。這樣,您就可以通過對比電壓與電壓、電壓與電流,甚至流量與壓力來分析波形。
該模式的一些常見用途包括:
• 分析半導體器件的電壓與電流
• 在生產車間,XY 測試圖形可以讓工程師快速了解器件是否出現制造誤差
• 表征兩個信號之間的頻率和相位關系。圓圈表示信號的相位相差 90°。右側的 橢圓則表示有 45° 相移
此外,您還可以輕松地連接到計算機應用軟件,如 BenchVue。這樣,您就可以使用 TestFlow 功能快速開發自定義的自動化測試,捕獲和記錄測量數據,并導出結果進行離線分析。
滾動模式
這個模式的工作原理類似于繪制條形圖。它適用于頻率極低(有時只有幾 Hz 或更低)的波形。當頻率很低時,可能沒有時間等待并記錄整個波形,尤其是當您所使用的調試信號可能會改變屏幕上的輸出結果時。您必須了解信號如何隨時間變化,而不是等待示波器一次一個地捕獲結果并繪制成圖。在時間標度設置為較慢標度時,某些示波器會自動切換到滾動模式。
此模式非常適合用于分析占空比、兩個信號的長期關系、直流線路中的漂移,以及電源中的開關特性等特性。請記住,該模式不是通過觸發激活的,僅用于直觀地查看波形變化,而不是進行詳細測量。
縮放模式
縮放模式非常容易理解。當您想從長時間捕獲結果中截取一小部分放大顯示和分析時,就可以使用該模式。在此模式下,您可以在放大的窗口內執行測量和算術運算(這種技術稱為選通)。
技巧6 使用采集模式以不同方式分析樣本
為了確保分析沒有遺漏任何信息,您必須使用各種采集模式進行分析,全面了解信號的優缺點。采集模式從根本上改變示波器的采樣方法,以便分析不同的信號特征。
總結:
您在日常調試中使用的示波器通常有一些高級功能,不過您以前可能沒有想過要使用這些功能。現在,您可以獲得詳細介紹每種功能的資源,希望它們能幫助您進行更深入的分析。利用不同的方式觀察信號,可以讓您發現此前從未了解的信息。
當您開始調試工作時,應該勇于嘗試擴大測試范圍,以便探查到更深層的信息,并且別忘了使用這些功能:
• 算術運算,尤其是 FFT
• 使用波特圖進行頻率響應分析
• LAN 連通性
• 水平模式
• 采集模式
獲取可以信賴的測量結果
放心地執行測量,打造可以改變未來的設計。1000X 系列采用了與InfniiVision系列相同的久經考驗的技術,為您提供值得信賴的專業級測量。現在還為您提供了更多功能,比如 4 線 SPI 解碼和 LAN 遠程連接等能力。獲得您需要的性能,執行可以信賴的測量。
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