如何利用示波器测试低占空比脉冲信号（一）

3. 应用实例分析

3.1 低占空比脉冲信号测试和分析

   对于脉冲波形的测试，特别是一些低占空比的脉冲波形，如激光器应用中的脉冲波形，雷达脉冲等。在这些环境中，波形是由大部分时间都相同的脉冲组成的序列，但可能会偶尔突然出现不规则的脉冲，甚至这些脉冲的幅度会按某种趋势发生变化；此外，这些脉冲的时间间隔很长，示波器用传统的方法连续采集时即使占用大量存储空间还是无法采集到所需要的脉冲个数。对这些情况，利用示波器的FastFrame分段存储技术采集此类信号，捕获相应足够数量的脉冲完成分析，利用有限的存储器，仍能以很高的水平分辨率捕获每个脉冲，并可以从叠显示。

下面以低占空比脉冲为例，脉冲的宽度为12ns, 脉冲间隔为20.1ms，每个脉冲的幅度不一样，该脉冲见图5和图6。测试需求：捕获1000个该脉冲序列，观测该脉冲序列的幅度变化曲线，并且获取脉冲序列的时间间隔以及每个脉冲的绝对时间。图6是利用传统的方法捕获的波形，从图6可以看出，捕获10个脉冲已经需要10M存储器，捕获1000个脉冲需要1G的存储器，十分昂贵；如果考虑到很多应用需要捕获更多的脉冲序列，则传统的方法难以满足这样时间窗口很长的脉冲波形的测试和分析；另外，传统的方法无法精确得到脉冲的时间间隔以及每个脉冲到来的绝对时间。

                                                       图5

图6

   图7是利用示波器的FastFrame技术对该波形进行测试和分析，从图7可以看出，FastFrame技术可以根据测试需求设置所捕获的帧数(即波形个数)，可以把所有脉冲序列波形重叠显示，还可以把所有帧的重叠画面会通过颜色编码显示每个位置发生频次，从而实现可以比较波形的变化和异常的能力。此例中，脉冲序列的幅度包含了5种不同的幅度的脉冲波形。通过FastFrame技术可以得到脉冲间的时间间隔，从图8中可以看出，第88个脉冲到第89个脉冲之间的时间间隔为20.100763ms，并可以保存每个脉冲来到的绝对时刻，见图9；加上Matlab软件连接，可以得到1000个脉冲波形按时间顺序显示出来，即得到脉冲幅度最时间的变化曲线，并得到脉冲触发时刻的绝对时间，如图10所示。

图7

图8

图9

图10

3.2 查找信号中的异常事件

    由于数字信号的速度不断提高，设计和调试复杂系统正面临着更大的挑战。干扰数字电路的细小异常事件变得更加常见，查找和隔离起来比以前更加困难。图11是利用泰克的DPO示波器发现了时钟信号中有异常的欠幅信号，但不知该异常表现出现的间隔和具体时间。

图11

     通过利用示波器的FastFrame分段存储技术，设置Runt(欠幅脉冲)触发，同时保持高采样率，捕获了100个信号异常信号，然后可以滚动查看各个异常信号帧，可以迅速地一目了然地查看波形内部频繁出现的异常事件，见图12。测试人员可以查看每一个异常信号，得到每个异常信号出现的时刻和异常信号之间的时间间隔。从图12中得到了第19个异常现象到第20个异常的时间间隔为3.876秒(还可以得到其它编号的任意异常信号之间的时间)，从而帮助了进一步定位和分析故障信号出现的原因。

图12

4.总结

 利用具有FastFrame分段存储技术的示波器来测试低占空比信号(如激光脉冲﹑雷达脉冲等)或偶发性信号，不但可以保证示波器能够高采样率捕获所观测的信号，使得测试精度大大提高，还可以得到每个脉冲信号的到来的绝对时间、直接读出不同脉冲之间的相对时间，从而解决以前对这种信号难以测试的难题。