1. 1.协议解码


最初的示波器只是一个简单的波形显示兼数据测量,而我们需要获取协议波形深层次的含义,则需要一段一段去分析。


例如:观察IIC协议,一个时钟信号,一个数据信号,我们需要按照时钟与数据信号一位一位对应,去进行0/1的组合转换,将其“翻译”成我们需要形式,再去对应相应的物理量。这样不仅工作量大、效率低,,而且还容易出错。


现在的协议解码直接将波形数据解码后以十六进制、十进制或字符的形式呈现出来,省去了工程师转换的过程,大大加快了开发效率。如图3为一段CAN协议的解码,可以一步到位。


2.网络分析仪


通常我们需要大量的测量实践,才能实现精确的幅值和相位参数测量,避免重大错误。由于射频仪器测量的不确定性,小的错误很可能会被忽略不计。而网络分析仪作为一种精密的仪器能够测量出极小的错误。


网络分析仪可以分为标量(只包含幅度信息)和矢量(包含幅度和相位信息)两种分析仪。标量分析仪曾一度因其结构简单,成本低廉而广泛使用。矢量分析仪可以提供更好的误差校正和更复杂的测量能力。随着技术的进步,集成度和计算效率的提高,成本的降低,矢量网络分析仪的使用越来越普及。


电子网络的测量方式与测量光器件的方式类似。网络分析仪产生一个正弦信号,通常是一个扫频信号。DUT响应时,会传输并且反射入射信号。传输和反射信号的强度通常随着入射信号的频率发生变化。


DUT对于入射信号的响应是DUT性能以及系统特性阻抗不连续性的表征。例如,带通滤波器的带外具有很高的反射系数,带内则具有较高的传输系数。如果DUT略微偏离特性阻抗则会造成阻抗失配,产生额外的非期望响应信号。我们的目标是建立一个精确的测量方法,测量DUT响应,同时最大限度的减少或消除不确定性。


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


示波器一般会有20MHz的带宽限制,这个是硬件的滤波器。有些示波器还支持可调截止频率的软件滤波器。ZDS2024Plus可以从100Hz到100MHz无极可调。


TDS5000可以进行20MHz,150MHz低通滤波,还可以进行一种称之为高分辨率采集的数字低通滤波,在此种模式中采样点的垂直分辨率可从8bits提高到12bits,上述系统可以输出像比如PWM这样的信号按照脉宽变化的趋势的类似正弦波波形。


5.宽带雷达测试


安捷伦的Infiniium示波器结合89601矢量信号分析软件组成了宽带雷达分析仪,能够从脉冲,基带,中频和射频/微波各种角度进行雷达的多种测量和分析,主要包括:


1、雷达的脉冲参数测试,如上升时间、脉冲宽度及稳定度、脉冲间隔及稳定度等;


2、雷达的脉冲抖动,时钟、PLL抖动等测试和分析;


3、雷达的脉内初始相位测试;


4、雷达信号的矢量分析;


5、雷达接收机I/Q通道一致性测试;


6、雷达各类放大器的宽频测试和在线测试等。


Infiniium示波器有600MHz~1GHz带宽(4GSa/s采样率),2GHz~7GHz带宽(20GSa/s采样率),10GHz~13GHz带宽(40GSa/s采样率)多种选择。结合89601矢量信号分析软件,分析带宽最高达到13GHz,成为名副其实的宽带雷达分析仪。


信号通过电缆或示波器的探头(使用示波器探头可以进行在线测试)进入示波器,在示波器内部会先通过衰减器和前置放大器,然后信号被耦合到ADC进行数字化,数字化的波形可以直接进行显示,或通过I/Q转换和数字滤波变成I与Q信号(可以直接显示I与Q信号);再把时域的数据进行FFT变换得到频域数据;时域的数据进行解调处理即可进行解调分析,比如显示星座图,或显示码域数据等。由图可见,宽带雷达分析仪实际上是一个硬件与软件结合的数据采集和数据处理过程,因为ADC有足够高的实时采样速率(高达40GSa/s),所以宽带雷达分析仪有足够高的分析带宽,最高到13GHz。


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。


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。


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。


10.触发


为了使扫描信号与被测信号同步,我们可以设定一些条件,将被测信号不断地与这些条件相比较,只有当被测信号满足这些条件时才启动扫描,从而使得扫描的频率与被测信号相同或存在整数倍的关系,也就是同步。这种技术我们就称为“触发”,而这些条件我们称其为“触发条件”。


用作触发条件的形式很多,最常用最基本的就是“边沿触发”,即将被测信号的变化(即信号上升或下降的边沿)与某一电平相比较,当信号的变化以某种选定的方式达到这一电平时,产生一个触发信号,启动一次扫描。其他的触发条件有“脉宽触发”、“斜率触发”、“状态触发”等等,这些触发条件通常会在比较高档的示波器中出现。


11.仪器的远程控制


若当你离开实验室,想检查测试值,但人不在示波器旁,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。


12.眼网


眼图是一系列数字信号在示波器上累积而显示的图形,它包含了丰富的信息,从眼图上可以观察出码间串扰和噪声的影响,体现了数字信号整体的特征,从而估计系统优劣程度,因而眼图分析是高速互连系统信号完整性分析的核心。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整,以减小码间串扰,改善系统的传输性能。


用一个示波器跨接在接收滤波器的输出端,然后调整示波器扫描周期,使示波器水平扫描周期与接收码元的周期同步,这时示波器屏幕上看到的图形就称为眼图。示波器一般测量的信号是一些位或某一段时间的波形,更多的反映的是细节信息,而眼图则反映的是链路上传输的所有数字信号的整体特征。


2020年06月12日

电子仪器测量的误差

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