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標(biāo)題: 示波器測高頻脈沖信號(hào)失真解決的方法案例 [打印本頁]

作者: micsig 時(shí)間: 2020-12-22 17:25
標(biāo)題: 示波器測高頻脈沖信號(hào)失真解決的方法案例

有位深圳福田華強(qiáng)北的工程師是專門研發(fā)生產(chǎn)屏幕的，需要用示波器測量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時(shí)的一串脈沖信號(hào)，示波器捕捉下來后，他就可以對(duì)照著模擬出這段信號(hào)。但是這位朋友測了好幾次都不成功，或者對(duì)捕捉到的信號(hào)不滿意，因此他特意帶著他的麥科信平板示波器和其他相關(guān)設(shè)備來上門咨詢了。

首先他演示了一遍他的測量方法，他一共需要測量三路信號(hào)，分別連接了示波器的三個(gè)通道。當(dāng)通道三上電產(chǎn)生一個(gè)直流電時(shí)，通道一和通道二就會(huì)分別產(chǎn)生一段脈沖正負(fù)間隔并且脈寬有差異的信號(hào)，而他需要觀察的就是通道一的脈沖變化規(guī)律，以此作為依據(jù)做出模擬。

通道三產(chǎn)生的直流電在二點(diǎn)幾伏，通道一和通道二的脈沖在±500mV 以內(nèi)。因此他把通道一和通道二的垂直檔位設(shè)置為了 200mV/div，通道三的垂直檔位設(shè)置為了 1V/div。接著他把示波器的時(shí)基打到了 500ms，也就是一屏幕記錄 500*14ms 的波形，既時(shí)長 7 秒的信號(hào)。

接著他將信號(hào)分別接入三個(gè)通道，然后進(jìn)行上電，示波器在 500ms 時(shí)基下進(jìn)入了滾屏模式，因此他可以實(shí)時(shí)看到信號(hào)的變化，當(dāng)捕捉完一屏幕信號(hào)后，他按下暫停鍵，然后調(diào)節(jié)時(shí)基展開信號(hào)，觀察通道一脈沖密集處的信號(hào)。可是展開以后看到的波形卻令他大失所望，因?yàn)轭A(yù)期的方波都變成了鋸齒波。甚至還丟失了部分脈沖信號(hào)。

其實(shí)他的操作并沒有問題，問題出在他的操作必須要求示波器有很大的存儲(chǔ)深度，這樣在時(shí)基打大的時(shí)候，采樣率就不會(huì)降低太多。他這個(gè)脈沖信號(hào)一個(gè)周期實(shí)際上是在 1us 左右，也就是 1M 的頻率，此時(shí)示波器的帶寬還是滿足測量條件的，但是采樣率收到存儲(chǔ)深度所限，已經(jīng)下降太多。理想的測量采樣率應(yīng)該是在 5M/s-20M/s 左右。

這里和分享一個(gè)基本的知識(shí)點(diǎn)，就是示波器的實(shí)時(shí)采樣率是 = 示波器存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長，由這個(gè)公式可見，由于示波器的存儲(chǔ)深度是固定的，因此波形記錄時(shí)長越長，示波器的實(shí)時(shí)采樣率就越低。我們購買示波器的時(shí)候總是會(huì)看到示波器標(biāo)注采樣率 1G/s 或者 2G/s，往往忽略了存儲(chǔ)深度這個(gè)指標(biāo)，實(shí)際上在測量的過程中，如果示波器的存儲(chǔ)深度太低，示波器是無法保持這個(gè)標(biāo)注的采樣率的。

找到了問題所在，解決起來也就容易了。首先，我們把示波器的存儲(chǔ)深度調(diào)到最大 28Mpts，默認(rèn)是自動(dòng)的。由于示波器打開了三個(gè)通道，因此每個(gè)通道分到 7Mpts。

然后通過對(duì)之前捕捉信號(hào)的整體觀察，我們將時(shí)基打到 1ms，將觸發(fā)方式設(shè)為邊沿上升觸發(fā)，觸發(fā)電平上移到 292mV，然后點(diǎn)擊 Single SEQ，打算采用單次觸發(fā)的方式來捕捉信號(hào)。設(shè)置好以后，進(jìn)行上電，然后示波器就捕捉到了如下圖所示的信號(hào)。

然后，我們停止信號(hào)，調(diào)節(jié)時(shí)基再將信號(hào)展開，就可以清晰的看到通道一的每個(gè)脈沖，以及那個(gè)脈寬比較大的脈沖。用戶比較好奇，為什么脈沖信號(hào)上方有比較明顯的突起，也就是過沖。實(shí)際上是因?yàn)樗慕拥鼐€太長了導(dǎo)致的，開啟低通濾波也可以緩解這種顯示情況。

后來我們拿了臺(tái)即將上市的樣機(jī)，存儲(chǔ)深度要大很多，用他最開始的方法測了一下，由于存儲(chǔ)深度夠大，500ms 時(shí)基也展開后也照樣沒有失真。因此，更加驗(yàn)證了存儲(chǔ)深度的重要性。

最后，該用戶保存下了他所需要的波形數(shù)據(jù)，滿載而歸。相信最后他的問題也就解決了。

作者: lwhmgp 時(shí)間: 2021-1-28 09:19
這個(gè)用邏輯分析儀不行嗎

作者: szb314 時(shí)間: 2021-1-28 09:45

lwhmgp 發(fā)表于 2021-1-28 09:19
這個(gè)用邏輯分析儀不行嗎

不行，邏輯分析儀太便宜了，而且這個(gè)方面可能又比示波器好用

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