示波器參數(shù)測(cè)量

示波器參數(shù)測(cè)量當(dāng)示波器正確捕獲波形后，示波器可以對(duì)波形參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。這些波形參數(shù)主要包括下面幾個(gè)類別：1）電壓參數(shù)/幅度參數(shù)：幅度，峰峰值，最大值，最小值，過(guò)沖，有效值等2）時(shí)間參數(shù)：上升時(shí)間/下降時(shí)間，周期/頻率，脈沖寬度，占空比，時(shí)間差，建立時(shí)間/保持時(shí)間等3）眼圖參數(shù)：交叉百分比，占空比失真，眼高，眼寬，抖動(dòng)等4）如果示波器帶有抖動(dòng)分析軟件，還可以測(cè)量抖動(dòng)參數(shù)，如：時(shí)間間隔誤差，周期到周期抖動(dòng)，抖動(dòng)成分分解（RJ,DJ,ISI,DCD,PJ）等。下面介紹典型的電壓參數(shù)和時(shí)間參數(shù)測(cè)量。電壓參數(shù)和時(shí)間參數(shù)測(cè)量，都需要參考點(diǎn)，這是測(cè)量的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在示波器里，一般稱為：Vtop和Vbase。Vtop和Vbase的測(cè)量計(jì)算是：采用幅度統(tǒng)計(jì)方法。示波器的工作過(guò)程是：先對(duì)整個(gè)屏幕進(jìn)行幅度統(tǒng)計(jì)分析，可以得出最大電壓的位置和最小電壓的位置，然后對(duì)最大最小幅度的上面40%部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到的平均值，此為Vtop值；對(duì)最大最小幅度的下面40%部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到的平均值，此為Vbase值。不用統(tǒng)計(jì)分析中間的20%部分，防止被測(cè)波形是3態(tài)信號(hào)，而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。如圖1所示。一旦測(cè)試出Vtop和Vbase，基于我們?cè)O(shè)置的測(cè)量門(mén)限（示波器的測(cè)量門(mén)限默認(rèn)是10%，50%,90%），示波器可以對(duì)電壓和時(shí)間參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量。

VtDDHistoarain?標(biāo)準(zhǔn)/自定文?統(tǒng)計(jì)圖最丈值VbaseVtDDHistoarain?標(biāo)準(zhǔn)/自定文?統(tǒng)計(jì)圖最丈值Vbase'mum量小值A(chǔ)MPLITUDE憬大/最小值圖2.幅度/最大值/最小值圖2.幅度/最大值/最小值/峰峰值的測(cè)量OVER+Visii咕阪_=昱蘭Z竺￡00%AMPLITUDEVbasemfniMum過(guò)沖OVER-二圖3.過(guò)沖的測(cè)量90%MlERESt上升時(shí)圖3.過(guò)沖的測(cè)量90%MlERESt上升時(shí)間/下降時(shí)間IOMsEZO^Vbese圖4.上升時(shí)間/下降時(shí)間的測(cè)量DUTY=xlOO%NDTHPERIOD周期=頻率、脈寬、占空比DUTY=xlOO%NDTHPERIOD周期=頻率、脈寬、占空比圖5.周期/頻率/脈寬/占空比的測(cè)量:MthEDGE■?HMEDELWEETWEEMIWOSIGNAL圖6.時(shí)間差/相位，建立時(shí)間和保持時(shí)間的測(cè)量當(dāng)我們想看波形的頻譜內(nèi)容的時(shí)候，我們可以使用示波器自帶的FFT運(yùn)算功能。示波器使用FFT,不使用DFT，因?yàn)镕FT具有更快的速度。TOC\o"1-5"\h\z0 _Fs_ 化口uenc/——"L 悩p-cints TX ?points HThisis「edundantinformationThisisinformationthatisandisnetdispla-.edorueecIdisplar/edonscreenintheFFTfunction圖1.示波器FFT運(yùn)算處理示波器FFT運(yùn)算是把存儲(chǔ)器中的N點(diǎn)的波形轉(zhuǎn)換到N/2點(diǎn)的頻譜內(nèi)容，轉(zhuǎn)換后的頻率范圍是：0Hz到Fs/2（Fs是采樣頻率）頻譜分辨率或兩點(diǎn)之間的頻譜間隔是：Fs/NNyquist頻率是：Fs/20Hz到Fs/2的頻點(diǎn)是-Fs/2到0Hz頻點(diǎn)的鏡像，示波器忽略低于0Hz的頻點(diǎn)，因?yàn)檫@些點(diǎn)不能提供額外的有用信息。因此，示波器里的N個(gè)采樣點(diǎn)的FFT變換結(jié)果是N/2個(gè)頻率點(diǎn)。示波器使用2的幕次方進(jìn)行FFT變換，所以使用的點(diǎn)數(shù)是小于等于存儲(chǔ)器中的點(diǎn)數(shù)，比如:存儲(chǔ)器中有1000個(gè)點(diǎn)，但是示波器僅僅使用前面的512個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行FF運(yùn)算。由于示波器選擇有限的點(diǎn)數(shù)進(jìn)行FFT運(yùn)算，而FFT在原理上是盡可能采用有限長(zhǎng)度時(shí)間記錄來(lái)近似傅式變換對(duì)整個(gè)時(shí)間的積分。在隨時(shí)間不斷重復(fù)波形時(shí)，某些波形的形狀和相位可

圖2.FFT運(yùn)算導(dǎo)致的頻譜泄流解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是加窗處理。示波器常用的窗口函數(shù)是：漢寧窗口，平頂窗口，均勻窗口/矩形窗口。漢寧（Hanning）窗口也叫Hann窗口，是數(shù)字信號(hào)處理中最普通的窗口之一。漢寧窗口的形圖3.1.原始波形圖3.4.加窗之后的頻譜漢寧窗口引入的最大幅度誤差為1.5dB(16%),這在某些應(yīng)用中可能過(guò)大。窗口的形狀總是要在幅度精度與頻率分辨力之間進(jìn)行折中。與其他窗口相比，漢寧窗口有良好的頻率分辨力，但幅度精度則稍微偏低一些。如果需要較高的幅度精度，可以使用平頂窗口，其最大幅度誤差為0.1dB(1%),但是頻率分辨力較低。圖4是平頂窗口的形狀和正弦波加窗后的頻譜。圖4.2.加窗之后的頻譜均勻窗口/矩形窗口實(shí)際上不是真正意義上的窗口，它對(duì)所有取樣都維持不變。盡管均勻窗口/矩形窗口有可能出