原创 揭开测试测量的小秘密——每周一考 【第3周】

2015-4-8 14:53 3223 9 17 分类: 测试测量 文集: 每周一考

作为测试测量工程师,经常接触和使用示波器等测试仪器是不可避免的。在日常测试工作中,你是否遇到过一些看似显而易见,却久久困惑你的一些细节问题?又或者,你在选择示波器或设置参数时,常为如何进行最佳配置而发愁。在这些看似简单的小问题中,却蕴藏了许多测试学问。

 

在此,EDN China邀请了安捷伦数字测量技术专家,为你揭开一个个小奥秘,带你走出测试测量的一些误区。每周我们抛出测试测量方面的三个问题 ,第三周的问题如下: 查看第二周 

 

1、如何测量一台示波器实际的波形捕获率?


2、何降低波形捕获率?比如从100万次每秒降到1000次每秒?
 

3、哪些设置会影响到示波器的波形更新率(通常讲的示波器的快慢) 

 

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 本周本

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查看第二周问题及答案

查看第一期问题及答案

 

本期获奖者:flower_huanghua 谢谢他的积极参与,另一位tengzhihua也不错,相信他在以后有更多的机会。

 

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1、如何测量一台示波器实际的波形捕获率?

(答案由安捷伦杜吉伟提供)对实时示波器而言,有两种情形,一种是示波器自身带有触发输出的情况,一种是示波器自身不带有触发输出的情况。

 

情形一、示波器自身带有触发输出的情况,大部分示波器都带有触发输出。每当示波器触发一次,即捕获一个波形,该触发输出位置就有一个脉冲输出。因此,该处信号的频率就等于该示波器实际的触发率或波形捕获率,您可以用频率计直接测量该处的信号频率,也可使用另外一台示波器测量该处波形的细节及其频率。如果,您使用安捷伦较低价位的InfiniiVision示波器(DSOX2000、DSOX3000、DSO5000,DSO6000,DSO7000)系列示波器,其内置频率计数器,您可自由使用该内置计数器,也可直接观察波形。观察波形的好处是,您可能会发现两个连续波形的时间间隔很可能不是相同的。

 

情形二、示波器自身不带有触发输出的情况,只有极少数示波器这样。这时您需要借助一台单独的脉冲信号源,比如安捷伦的81150A, 产生双脉冲信号,两个脉冲的幅度上有明显差异,时间间隔可调,在调整时间间隔的某一时刻,示波器上有能够看到两种不同的脉冲,到开始不能看到,这一临界点,可视为示波器的死区,其倒数即波形捕获率。


2、何降低波形捕获率?比如从100万次每秒降到1000次每秒?

(答案由安捷伦杜吉伟提供)改变波形捕获率,说白了,就是改变触发速率,与触发直接相关的一个参数是触发释抑(Hold off),含义是在要等待一段时间,再检验是否满足触发条件,比如,安捷伦DSOX3000A示波器的波形捕获率达每秒100万次,如果你将该示波器的触发释抑时间设置为1毫秒,则触发速率或波形捕获率就降为每秒1000次了。

 

当然,您也可以通过改变水平时基设置、采样率、存储深度、内插、打开更多软件处理相关的功能或需要用到示波器内部CPU的功能,波形捕获率也会下降,但要让示波器波形捕获率下降到一个确知的速率,而且不影响示波器的其它设置,使用触发释抑参数是常用手段。

 

3、哪些设置会影响到示波器的波形更新率(通常讲的示波器的快慢)

 

(答案由安捷伦田志东提供)示波器的波形更新率是示波器非常重要的指标,因为数字示波器有死区时间的存在,那么示波器就会丢失一部分(死区时间内的)信号,波形更新率越高,死区时间越短,丢失的信息越少。

 

示波器的设置会影响到波形更新率,下面的设置参数会影响到波形更新率:采样率、存储深度、采集时间、sin(x)/x内插、触发抑制时间。

前三个参数是相互关联的,通常采集时间 = 存储深度/采样率。采集时间越长,波形更新率就会降低。同样的采集时间情况下,示波器的采样率越高,则需要的存储深度越大,那么死区时间就会相应的加长,波形更新率也就降低了。这三个参数是通常比较直观的,因为在实用示波器时,这三个参数时刻都是用户可以观察到的。

 

Sin(x)/x内插是市场上主流示波器都有的功能。简而言之,Sin(x)/x内插就是在采样点间插入一定数量的点,使得波形更接近真实信号。如果打开Sin(x)/x内插,这示波器需要处理的点数(采样点+内插点)成倍增加,所以死区时间也增加了,这样波形更新率就降低了。但是如果示波器没有打开Sin(x)/x内插,测试到的信号在很多情况下会存在很大失真,测试高速信号的抖动时误差更大。

 

触发抑制时间(trigger holdoff time)是触发电路在两次触发事件间的最小延迟,由示波器的硬件和数据处理能力决定。每一款示波器都有一个最小值,使用者可以人为改变触发抑制时间,当这个值增大到特定值时(和示波器的其他设置相关联),会降低示波器的波形更新率。但在测试突发信号时,触发抑制是帮助示波器稳定显示波形的必要设置参数。

 

文章评论8条评论)

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用户1086505 2012-5-4 10:14

这是一篇讲解波形捕获率的文章:http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5989-7885CHCN.pdf ,其中第6页提到了测量方法中的一种。

用户405546 2012-4-30 02:09

1.a、输入一双脉冲信号给数字示波器,两个脉冲的波形不同,且之间的触发时间间隔连续可调,双脉冲之间的时间间隔满足能同时将两个脉冲显示出来;b、不断调整缩短或增加两个脉冲之间的触发时间间隔,直到两个脉冲中第二个脉冲刚好消失或出现,此时两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数为该数字示波器所能捕获的最大波形数量,即波形捕获率。此方法通过周期性的双脉冲信号,并不断调整缩短或增加所述构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔,在第二个脉冲刚好消失或出现,即临界处的两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数,即获得波形捕获率,很好地测试或验证了数字示波器的波形捕获率。实际应用中,很多示波器测试的指标是达不到标称的指标。

2. DT=示波器的死区时间百分比=100*[(1/U)-W]/(1/U) =100*(1-U*W) 其中U=示波器的捕获率,W=显示采集窗口=时基设置*10 根据这个公司,想降低波形捕获率,不改变示波器的死区,就是增大时基时间。当然,您应当注意到在使用数字采集通道(MSO 型号)和/或串行总线解码时,大多数示波器的波形捕获率都会明显下降。

3.波形更新率则是另一项重要的考虑因素。示波器采集波形和更新显示的速率确定了捕获到随机和偶发事件,存储深度越大,波形更新率越慢,示波器处于快触发模式,时基范围等等都可能影响示波器的波形更新率。

用户1086505 2012-4-26 14:46

问题1:示波器的波形捕获率不是一个常数,和诸多因素有关,但在某一个设置下,其实际波形捕获率是多少,是可以实测出来的。Tengzhihua介绍的方法其中之一。厂家提供的指标一般都是在最佳状态下能够实现的,在实际使用中,可能达到该指标,也可能完全达不到。 问题2:假设在某个设置下,示波器的波形捕获率是每秒100万次(如DSOX3000A 示波器), 但你真的需要让他慢下来,又不想改变存储深度、采样率、时基等,在触发菜单中是有一个参数可以去改变波形捕获率的,该参数通常在触发"burst pulses"会用到。 问题3:Tengzhihua已经提出很多可能的因素了

用户403664 2012-4-26 08:40

转发微博网友评论:“这个如果不搞高频还真是不太让人深究”

用户1355886 2012-4-25 10:57

谢谢jiweidu朋友的指点: 又查了查资料 补充一下 第2个问题:没弄太明白,问了一些常接触的厂商也只是说波形捕获率是示波器一个硬件指标,但是从jiweidu提醒的角度出发,是不是需要调整采样率和横格时间,增大死区时间? 第3个问题:波形更新率和采样率及存储深度存在一定反比关系,一般来说屏幕上波形数据量越大的话,则刷新速度越慢。 总之,这次是要好好学习学习了!

用户1696769 2012-4-24 17:36

问题虽难点,但是如果能触发一些去钻研的欲望,也是件好事。

用户1086505 2012-4-24 17:18

第二个问题,善意提醒一下,可使用与触发相关的一些设置 第三个问题,可查看不同公司关于波形捕获率(有人翻译成刷新率),如何抓毛刺等方面的文章。

用户1355886 2012-4-24 14:35

这一周周的考试是真难啊,虽然使用示波器这么久,还从来没有研究过这些问题,在网上查了一天资料,还是不甚理解,参与一下,等有了答案好好理解理解! 1 输入一周期性的双脉冲信号给需要进行捕获率测试的数字示波器,构成该双脉冲信号的两个脉冲的波形不同,且之间的触发时间间隔连续可调,双脉冲之间的时间间隔满足能同时将构成该双脉冲信号的两个脉冲显示出来;不断调整缩短或增加所述构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔,直到构成该双脉冲信号的两个脉冲中第二个脉冲刚好消失或出现,此时的构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数为该数字示波器所能捕获的最大波形数量,即波形捕获率。 2 将波形捕获周期时间增加至1000倍,如原1us增至1ms。 3 选择采样模式,时基范围,测量,有效通道数,存储器,显示波形的复杂程度。
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