标签: 噪声测量

先前的文章介绍了扩展中档数字存储示波器(DSO)基本功能的十个技巧 （详见： 扩展示波器用途的十大技巧 ） ，本文将介绍另外十个技巧，它们可以帮助你节省时间，并使你成为公司的DSO专家。你可以点击下面的链接直接查看某个具体技巧。 第1页： 解调PWM信号 （见本页下方） 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 解调PWM信号 脉宽调制(PWM)被广泛应用于开关电源和电机控制器。分析控制环路的动态情况要求观察脉冲宽度随时间的变化。如果你的示波器具有电源分析选件包，那么你就能直接使用这个功能。如果你的示波器没有这方面的配置，你可以使用示波器的跟踪(某些示波器中的时间跟踪)功能解调出PWM控制信号。 首先，确保你的示波器包含所有实例测量。也就是说，如果你测量波形的宽度，示波器将测量屏幕上出现的波形的每个周期。示波器还应该包含依据测量到的参数产生波形的跟踪功能。宽度或“width@level”参数的跟踪可以显示每个周期脉宽随时间的变化，并且与源轨迹同步。因此宽度跟踪是解调PWM信号的理想工具。跟踪功能可以从参数或数学设置中访问。 图1显示了作为负载电流阶跃变化(轨迹C2，从上数第3个)响应的PWM控制器输出(轨迹C1，顶部轨迹)的跟踪轨迹F1，即展示width@level 参数与时间关系的(底部轨迹)。缩放轨迹Z1(从上数第2个)是水平方向放大了的随负载变化的控制器输出，展示了脉宽的变化。 图1：使用width@level参数跟踪功能，在数学轨迹F1(最底部的轨迹)中显示PWM波形每个周期即时宽度与时间的关系，反应了轨迹C2(从上数第3条)所示的负载电流的阶跃变化。 （点击查看大图） 参数可以像图1中那样应用于跟踪功能，其中参数P2到P4分别从跟踪波形中读取最大、最小、平均和最后一个脉冲宽度。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 创建用于评估磁性器件的磁滞图 用于电感或变压器等电磁元件的磁滞或B/H曲线是一种常见的电源测量项目。磁性材料可以通过绘制作为磁场强度(H)函数的磁通密度(B)进行表征。这个功能有时在示波器的电源分析选件中提供。这种图也很容易在带X-Y显示器的任何示波器上创建。图2显示了如何连接电感和信号发生器产生B/H曲线。 图2：将电压波形v(t)连接到示波器X-Y显示器的垂直或Y通道。电流波形i(t)连接到水平或X通道。 H是磁场强度，单位为安培/米 B是磁通密度，单位特斯拉 A是横截面积，单位平方米 n是匝数 l是平均路径长度，单位米 v(t)是电感上的电压，单位伏特 i(t)是流过电感的电流，单位安培 需要注意的是，为了确定磁通密度，必须对电压波形求积分。 如果需要的话，你可以使用重定标数学函数对磁场强度和磁通密度进行调整。这要求掌握待测器件的物理特性知识，如上面公式中规定的那样。 图3显示了这种电压与电流经积分后的B/H曲线在示波器屏幕上显示的结果。从待测器件施加的电压用数学轨迹F1进行积分，并在数学轨迹F2中作了重新定标，最终在X-Y显示器的垂直轴上读取单位为特斯拉的磁通密度。电流波形在数学轨迹F3中得到重新定标，并应用于水平轴。 图3：根据电感上的电压和流经电感的电流产生并经过适当调整的磁滞图。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 将波形数据重定标为合适的单位 在前一章节中，我们必须将电压波形的积分转换为磁通密度。这要求将波形除以一个常数(匝数与横截面的乘积)。另外，正确的单位应该是特斯拉。这些操作可以使用示波器的重定标数学函数来完成。重定标允许用户将波形乘上一个常数，然后再增加一个常数，而且可以通过配置用用户选择的单位覆盖原有单位(本例中是伏特)。本例中使用的示波器提供48种标准电气单位，包括特斯拉。 图4显示了数学轨迹F2的重定标设置。我们需要将电压波形的积分除以20×10-6，但因为重定标函数只提供与常数的相乘，因为我们需要使用倒数或50×103。覆盖单位复选框打上勾后会提供一个单位输入域，我们在此输入代表特斯拉的T。这样将波形中的每个点乘以想要的常数就可以实现积分输出(数学轨迹F1)的重定标。F2数学轨迹的垂直坐标现在的读取单位就是特斯拉了。同样，数学轨迹F3用于将测量得到的电流重定标为磁场强度。 图4：利用重定标数学函数将垂直刻度从伏特-秒转换为特斯拉。覆盖单位复选框支持用户自定义的单位。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 创建带通滤波器 你曾经有过用带通滤波器将目标信号与相邻通道干扰隔离开来的需求吗？大多数中档示波器都包含有增强分辨率(ERES)数学函数形式的低通滤波器，但没有带通滤波器，除非你有数字滤波器选件。你可以使用一些技巧将ERES低通滤波器转换成带通滤波器。图5显示了这一技巧。 图5：你可以对示波器的输入进行带通滤波操作，方法是从输入通道中减去低通滤波后的输入，然后再对结果应用低通滤波器。 （点击查看大图） 左上角的轨迹C1是一种窄脉冲输入信号。设置好的数学函数F1用于对通道1的输入进行低通滤波。在这个案例中，ERES滤波器是16MHz的低通滤波器。轨迹F1(左边中间)显示了滤波器对时域信号的影响。在数学函数F2中，从输入中减去F1中低通滤波器的输出，从而去除低频内容，得到高通响应。F2中的第二次数学操作是另外一个截止频率为58MHz的ERES低通滤波器。结果就是轨迹F2(左下)中的带通响应。 轨迹F3(右上)显示了输入快速傅里叶变换(FFT)的频谱。F4(右中)是低通滤波过后的输入频谱。轨迹F5(右下)是带通滤波操作的频谱。对这些滤波器的控制受ERES函数中滤波器选择的限制。示波器中提供的数字滤波器选件包可以提供更大的灵活性，但这种小技巧在标准配置的示波器中都可以使用。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 捕获串行数据码型 示波器一般都有几种工具捕获串行数据码型。可选的串行触发器和解码功能可以根据规定的串行标准对数据进行操作。另外一种串行码型捕获技术是使用案例所用示波器中被称为WaveScan的示波器搜索功能。这种数据搜索引擎包含在所有这家供货商的中档示波器中，其它制造商也提供类似的功能。图6显示了使用WaveScan捕捉串行码型的例子。 图6：使用串行码型搜索模式下的WaveScan搜索引擎捕捉18位串行码型。从2位到64位的码型可以用作搜索条件。还需要在“NRZ-to-Digital”卡片下输入位速率、斜率和逻辑电平。 （点击查看大图） 串行码型搜索模式将根据输入的二进制或16进制长度值搜索从2位至64位的码型。除了串行码型外，用户还必须输入串行位速率。这些参数包含在“NRZ-to-Digital”卡片内用于串行码型识别的物理参数设置中，除了数据位速率，还有斜率和数据的逻辑阈值。 当检测到所选的码型时，WaveScan的7个动作中任何一个都可以被触发。图6所示例子已经停止了采集。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 发现信号异常 全部实例测量是示波器基于采集波形每个周期进行时序测量的能力。如果你测量每个周期，你可以显示跟踪图，用于展示被测参数随时间的变化，而该变化与采集的信号输入是完全同步的。图7包含这一功能的例子。 图7：使用上升时间跟踪参数寻找具有缓慢上升时间的单个波形周期。 （点击查看大图） 采集信号是一个具有781个周期的4MHz正弦波。从上升时间参数(P1)统计数据看，我们可以发现每个周期要做一次测量，因此共有781个值。上升时间的平均值是2.88ns。最小值是接近平均值的2.8ns，但最大值是27ns。打开上升时间跟踪曲线数学轨迹F1，我们可以在轨迹中心附近看到一个峰值。跟踪图显示了随时间变化的每个周期测量值。它在时间上与轨迹C1中所采集的波形是同步的。跟踪到的上升时间最大值是27ns。其位置与具有缓慢上升时间的周期在时间上是同步的。 将缩放轨迹Z1和Z2分别用作C1和F1的缩放图，同时应用多次缩放功能进行水平跟踪，我们可以扩展它们寻找到对应于最大周期值的单个周期。 这是全部实例测量的优势。你可以见到以单个周期为基础的波形时序变化。这种技术可以代替使用WaveScan搜索功能寻找具有缓慢上升时间的这种脉冲。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 噪声测量工具 随机过程很难表征，因为没有哪次测量能够提供有关前次或下次测量的任何信息。只有通过观察累积测量结果才能了解到你正在研究的过程。图8显示了用于测量噪声等随机过程的基本工具。左上方的轨迹是通道1输入信号的幅度时间图。左下方的轨迹是功率谱密度图，显示的是噪声功率的频率分布情况。右边的轨迹是单次噪声电压测量的柱状图。这个柱状图显示了单次测量的幅值分布情况。这些分析功能与测量参数一起为噪声测量提供了完整的工具集。 你可以通过使用测量参数了解随机噪声信号的特征。用于噪声测量的最有意义的参数是波形的平均值(P1)、标准偏差(P2)和峰峰值(P3)。在这些测量参数中，也被称为交流均方根值的标准偏差可能是最有用的，因为它描述了波形的有效值。 频域中最常见的噪声测量是功率谱密度(PSD)。PSD的测量单位通常是V2/Hz，代表了单位带宽的功率大小。因为噪声一般在频谱上是展开的，因此一个频段或一定范围频率内的噪声功率可以通过在该范围频率内对PSD积分来确定。 柱状图为用户提供了待测过程的概率密度函数的估计。这个数据可以用柱状图参数来解释。图8显示了三个柱状图参数，即柱状图平均值(P5中的hmean)、柱状图标准偏差(P6中的hsdev)和范围(P7)。这些是柱状图分布的均值、标准偏差和范围。这三张图可以快速表征噪声。 图8：用于噪声分析的时间、频率和统计域工具具有相关的参数测量。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 三相功率测量 用于测量三相电路功率的双功率计方法可以用四通道示波器来实现。三线三相负载的功耗可以用一个四通道示波器来确定，方法是测量两个相位电流和两个线路电压。举例来说，观察图9所示原理图，三相电机消耗的总功率可以通过测量Vac、Vbc、Ia,和Ib加以确定： 图9：可以使用两个相位电流和两个线路电压测量三线三相负载(电机)的功耗。 线路电压Vac(t) 和Vbc(t)是用高压差分探头测量的。相位电流Ia 和Ib是用电流探头测量的。这种功率测量要求使用带4个输入通道的示波器。图10描述了这种技术。 图10：使用两个线路电压和两个相位电流测量方法测量三相电机消耗的功率。 （点击查看大图） 有效功率的两个分量分别是425.6W和425.8W。这两个分量的和——或851.4W(使用P3中参数数学公式计算)——是电机消耗的总有效功率。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 波形轨迹平滑 数字示波器是采样型数据仪器。它们利用了著名的采样理论——如果以大于某波形所含最高频率两倍的速率对该波形进行采样，那么就可以在不丢失信息的条件下重建这个波形。这个采样过程的结果是，数字示波器中的波形轨迹由许多数据点组成，如图11所示。 图11：可以用于平滑波形的三种技术例子。它们是sinx/x插值法、随机交织采样(RIS)法和持久轨迹平均法。 （点击查看大图） 这是一个完全正确的波形，但理解起来有点难度。以某种连续形式观察这些波形的最简单方法是用线将这些点连起来。这种方法被称为线性插值法，图中上方的轨迹显示了一个例子。当屏幕上采样点很少时，这个例子只有50个点，线性插值法经常出现不连续性。一种解决方案是增加采样点数。如果数据是按采样理论进行采样的，那么就可以利用诸如sin(x)/x等插值函数增加采样点数。从上往下数第二条轨迹显示了应用sin(x)/x插值函数的结果，与原始采样数据相比采样点数增加了10倍。 sin(x)/x插值方法的一个缺点是，如果波形有快速边沿，就像脉冲波形中的那样，就可能超过奈奎斯特极限，并且频率分量有可能超过采样频率的一半。在这种情况下，sin(x)/x插值法就无效了，波形会失真。脉冲边沿将出现实际波形中不存在的上冲和下冲现象，即所谓的“吉布斯耳朵”("Gibbs ears.")。 如果波形是重复性的，可以使用随机交织采样——一种等效时间采样方法来增加有效的采样率，并例采样点靠得更近。图11的上方第3条轨迹对此作了展示。如果波形是重复性的，打开显示保留功能将产生仅基于采样值的平滑波形，如图11中下方轨迹所示，其中被称为持久轨迹平均的先进数学工具提供了捕捉持久显示器上每个点均值的能力。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 均方根和标准偏差 均方根(rms)和标准偏差(sdev)是密切相关的测量。rms的计算公式是： 其中N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值。 标准偏差被定义为： 其中N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值，mean是V的平均值。 对于零均值的波形来说，上面两个公式是一致的，rms值和标准偏差相等。当信号均值为非零时，从每个数据点减去均值后的sdev值就是减去均值后样本的rms值。因此sdev是真正的交流rms值(在减去均值后的rms值)。 考虑图12所示3.3V电源输出上的纹波和噪声的测量。 图12：使用标准偏差(sdev)测量3.3V电源输出上噪声和纹波的交流rms值。 （点击查看大图） 波形均值用参数P1进行读取。这是与纹波和噪声无关的标称直流输出。rms值P2同时包含了均值、纹波和噪声。标准偏差(参数P3中的sdev)仅读取电源输出中的交流分量(噪声和纹波)。要从每个测量点减去均值。因此标准偏差是“交流”rms值。 rms值现在变高了，因为包含了偏移量。知道均值和rms值后就可以计算sdev值了。 为了计算电源输出上只是噪声和纹波的rms值，你可以选择标准偏差或交流rms。 本文小结 至此你又掌握了另外10个示波器功能的应用，它们可以帮助你扩展这种通用仪器的用途。希望其中一些应用技巧能够帮助到你的日常工作。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

先前的文章介绍了扩展中档数字存储示波器(DSO)基本功能的十个技巧 （详见： 扩展示波器用途的十大技巧 ） ，本文将介绍另外十个技巧，它们可以帮助你节省时间，并使你成为公司的DSO专家。你可以点击下面的链接直接查看某个具体技巧。 第1页： 解调PWM信号 （见本页下方） 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 解调PWM信号 脉宽调制(PWM)被广泛应用于开关电源和电机控制器。分析控制环路的动态情况要求观察脉冲宽度随时间的变化。如果你的示波器具有电源分析选件包，那么你就能直接使用这个功能。如果你的示波器没有这方面的配置，你可以使用示波器的跟踪(某些示波器中的时间跟踪)功能解调出PWM控制信号。 首先，确保你的示波器包含所有实例测量。也就是说，如果你测量波形的宽度，示波器将测量屏幕上出现的波形的每个周期。示波器还应该包含依据测量到的参数产生波形的跟踪功能。宽度或“width@level”参数的跟踪可以显示每个周期脉宽随时间的变化，并且与源轨迹同步。因此宽度跟踪是解调PWM信号的理想工具。跟踪功能可以从参数或数学设置中访问。 图1显示了作为负载电流阶跃变化(轨迹C2，从上数第3个)响应的PWM控制器输出(轨迹C1，顶部轨迹)的跟踪轨迹F1，即展示width@level 参数与时间关系的(底部轨迹)。缩放轨迹Z1(从上数第2个)是水平方向放大了的随负载变化的控制器输出，展示了脉宽的变化。 图1：使用width@level参数跟踪功能，在数学轨迹F1(最底部的轨迹)中显示PWM波形每个周期即时宽度与时间的关系，反应了轨迹C2(从上数第3条)所示的负载电流的阶跃变化。 （点击查看大图） 参数可以像图1中那样应用于跟踪功能，其中参数P2到P4分别从跟踪波形中读取最大、最小、平均和最后一个脉冲宽度。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 创建用于评估磁性器件的磁滞图 用于电感或变压器等电磁元件的磁滞或B/H曲线是一种常见的电源测量项目。磁性材料可以通过绘制作为磁场强度(H)函数的磁通密度(B)进行表征。这个功能有时在示波器的电源分析选件中提供。这种图也很容易在带X-Y显示器的任何示波器上创建。图2显示了如何连接电感和信号发生器产生B/H曲线。 图2：将电压波形v(t)连接到示波器X-Y显示器的垂直或Y通道。电流波形i(t)连接到水平或X通道。 H是磁场强度，单位为安培/米 B是磁通密度，单位特斯拉 A是横截面积，单位平方米 n是匝数 l是平均路径长度，单位米 v(t)是电感上的电压，单位伏特 i(t)是流过电感的电流，单位安培 需要注意的是，为了确定磁通密度，必须对电压波形求积分。 如果需要的话，你可以使用重定标数学函数对磁场强度和磁通密度进行调整。这要求掌握待测器件的物理特性知识，如上面公式中规定的那样。 图3显示了这种电压与电流经积分后的B/H曲线在示波器屏幕上显示的结果。从待测器件施加的电压用数学轨迹F1进行积分，并在数学轨迹F2中作了重新定标，最终在X-Y显示器的垂直轴上读取单位为特斯拉的磁通密度。电流波形在数学轨迹F3中得到重新定标，并应用于水平轴。 图3：根据电感上的电压和流经电感的电流产生并经过适当调整的磁滞图。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 将波形数据重定标为合适的单位 在前一章节中，我们必须将电压波形的积分转换为磁通密度。这要求将波形除以一个常数(匝数与横截面的乘积)。另外，正确的单位应该是特斯拉。这些操作可以使用示波器的重定标数学函数来完成。重定标允许用户将波形乘上一个常数，然后再增加一个常数，而且可以通过配置用用户选择的单位覆盖原有单位(本例中是伏特)。本例中使用的示波器提供48种标准电气单位，包括特斯拉。 图4显示了数学轨迹F2的重定标设置。我们需要将电压波形的积分除以20×10-6，但因为重定标函数只提供与常数的相乘，因为我们需要使用倒数或50×103。覆盖单位复选框打上勾后会提供一个单位输入域，我们在此输入代表特斯拉的T。这样将波形中的每个点乘以想要的常数就可以实现积分输出(数学轨迹F1)的重定标。F2数学轨迹的垂直坐标现在的读取单位就是特斯拉了。同样，数学轨迹F3用于将测量得到的电流重定标为磁场强度。 图4：利用重定标数学函数将垂直刻度从伏特-秒转换为特斯拉。覆盖单位复选框支持用户自定义的单位。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 创建带通滤波器 你曾经有过用带通滤波器将目标信号与相邻通道干扰隔离开来的需求吗？大多数中档示波器都包含有增强分辨率(ERES)数学函数形式的低通滤波器，但没有带通滤波器，除非你有数字滤波器选件。你可以使用一些技巧将ERES低通滤波器转换成带通滤波器。图5显示了这一技巧。 图5：你可以对示波器的输入进行带通滤波操作，方法是从输入通道中减去低通滤波后的输入，然后再对结果应用低通滤波器。 （点击查看大图） 左上角的轨迹C1是一种窄脉冲输入信号。设置好的数学函数F1用于对通道1的输入进行低通滤波。在这个案例中，ERES滤波器是16MHz的低通滤波器。轨迹F1(左边中间)显示了滤波器对时域信号的影响。在数学函数F2中，从输入中减去F1中低通滤波器的输出，从而去除低频内容，得到高通响应。F2中的第二次数学操作是另外一个截止频率为58MHz的ERES低通滤波器。结果就是轨迹F2(左下)中的带通响应。 轨迹F3(右上)显示了输入快速傅里叶变换(FFT)的频谱。F4(右中)是低通滤波过后的输入频谱。轨迹F5(右下)是带通滤波操作的频谱。对这些滤波器的控制受ERES函数中滤波器选择的限制。示波器中提供的数字滤波器选件包可以提供更大的灵活性，但这种小技巧在标准配置的示波器中都可以使用。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 捕获串行数据码型 示波器一般都有几种工具捕获串行数据码型。可选的串行触发器和解码功能可以根据规定的串行标准对数据进行操作。另外一种串行码型捕获技术是使用案例所用示波器中被称为WaveScan的示波器搜索功能。这种数据搜索引擎包含在所有这家供货商的中档示波器中，其它制造商也提供类似的功能。图6显示了使用WaveScan捕捉串行码型的例子。 图6：使用串行码型搜索模式下的WaveScan搜索引擎捕捉18位串行码型。从2位到64位的码型可以用作搜索条件。还需要在“NRZ-to-Digital”卡片下输入位速率、斜率和逻辑电平。 （点击查看大图） 串行码型搜索模式将根据输入的二进制或16进制长度值搜索从2位至64位的码型。除了串行码型外，用户还必须输入串行位速率。这些参数包含在“NRZ-to-Digital”卡片内用于串行码型识别的物理参数设置中，除了数据位速率，还有斜率和数据的逻辑阈值。 当检测到所选的码型时，WaveScan的7个动作中任何一个都可以被触发。图6所示例子已经停止了采集。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 发现信号异常 全部实例测量是示波器基于采集波形每个周期进行时序测量的能力。如果你测量每个周期，你可以显示跟踪图，用于展示被测参数随时间的变化，而该变化与采集的信号输入是完全同步的。图7包含这一功能的例子。 图7：使用上升时间跟踪参数寻找具有缓慢上升时间的单个波形周期。 （点击查看大图） 采集信号是一个具有781个周期的4MHz正弦波。从上升时间参数(P1)统计数据看，我们可以发现每个周期要做一次测量，因此共有781个值。上升时间的平均值是2.88ns。最小值是接近平均值的2.8ns，但最大值是27ns。打开上升时间跟踪曲线数学轨迹F1，我们可以在轨迹中心附近看到一个峰值。跟踪图显示了随时间变化的每个周期测量值。它在时间上与轨迹C1中所采集的波形是同步的。跟踪到的上升时间最大值是27ns。其位置与具有缓慢上升时间的周期在时间上是同步的。 将缩放轨迹Z1和Z2分别用作C1和F1的缩放图，同时应用多次缩放功能进行水平跟踪，我们可以扩展它们寻找到对应于最大周期值的单个周期。 这是全部实例测量的优势。你可以见到以单个周期为基础的波形时序变化。这种技术可以代替使用WaveScan搜索功能寻找具有缓慢上升时间的这种脉冲。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 噪声测量工具 随机过程很难表征，因为没有哪次测量能够提供有关前次或下次测量的任何信息。只有通过观察累积测量结果才能了解到你正在研究的过程。图8显示了用于测量噪声等随机过程的基本工具。左上方的轨迹是通道1输入信号的幅度时间图。左下方的轨迹是功率谱密度图，显示的是噪声功率的频率分布情况。右边的轨迹是单次噪声电压测量的柱状图。这个柱状图显示了单次测量的幅值分布情况。这些分析功能与测量参数一起为噪声测量提供了完整的工具集。 你可以通过使用测量参数了解随机噪声信号的特征。用于噪声测量的最有意义的参数是波形的平均值(P1)、标准偏差(P2)和峰峰值(P3)。在这些测量参数中，也被称为交流均方根值的标准偏差可能是最有用的，因为它描述了波形的有效值。 频域中最常见的噪声测量是功率谱密度(PSD)。PSD的测量单位通常是V2/Hz，代表了单位带宽的功率大小。因为噪声一般在频谱上是展开的，因此一个频段或一定范围频率内的噪声功率可以通过在该范围频率内对PSD积分来确定。 柱状图为用户提供了待测过程的概率密度函数的估计。这个数据可以用柱状图参数来解释。图8显示了三个柱状图参数，即柱状图平均值(P5中的hmean)、柱状图标准偏差(P6中的hsdev)和范围(P7)。这些是柱状图分布的均值、标准偏差和范围。这三张图可以快速表征噪声。 图8：用于噪声分析的时间、频率和统计域工具具有相关的参数测量。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 三相功率测量 用于测量三相电路功率的双功率计方法可以用四通道示波器来实现。三线三相负载的功耗可以用一个四通道示波器来确定，方法是测量两个相位电流和两个线路电压。举例来说，观察图9所示原理图，三相电机消耗的总功率可以通过测量Vac、Vbc、Ia,和Ib加以确定： 图9：可以使用两个相位电流和两个线路电压测量三线三相负载(电机)的功耗。 线路电压Vac(t) 和Vbc(t)是用高压差分探头测量的。相位电流Ia 和Ib是用电流探头测量的。这种功率测量要求使用带4个输入通道的示波器。图10描述了这种技术。 图10：使用两个线路电压和两个相位电流测量方法测量三相电机消耗的功率。 （点击查看大图） 有效功率的两个分量分别是425.6W和425.8W。这两个分量的和——或851.4W(使用P3中参数数学公式计算)——是电机消耗的总有效功率。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 波形轨迹平滑 数字示波器是采样型数据仪器。它们利用了著名的采样理论——如果以大于某波形所含最高频率两倍的速率对该波形进行采样，那么就可以在不丢失信息的条件下重建这个波形。这个采样过程的结果是，数字示波器中的波形轨迹由许多数据点组成，如图11所示。 图11：可以用于平滑波形的三种技术例子。它们是sinx/x插值法、随机交织采样(RIS)法和持久轨迹平均法。 （点击查看大图） 这是一个完全正确的波形，但理解起来有点难度。以某种连续形式观察这些波形的最简单方法是用线将这些点连起来。这种方法被称为线性插值法，图中上方的轨迹显示了一个例子。当屏幕上采样点很少时，这个例子只有50个点，线性插值法经常出现不连续性。一种解决方案是增加采样点数。如果数据是按采样理论进行采样的，那么就可以利用诸如sin(x)/x等插值函数增加采样点数。从上往下数第二条轨迹显示了应用sin(x)/x插值函数的结果，与原始采样数据相比采样点数增加了10倍。 sin(x)/x插值方法的一个缺点是，如果波形有快速边沿，就像脉冲波形中的那样，就可能超过奈奎斯特极限，并且频率分量有可能超过采样频率的一半。在这种情况下，sin(x)/x插值法就无效了，波形会失真。脉冲边沿将出现实际波形中不存在的上冲和下冲现象，即所谓的“吉布斯耳朵”("Gibbs ears.")。 如果波形是重复性的，可以使用随机交织采样——一种等效时间采样方法来增加有效的采样率，并例采样点靠得更近。图11的上方第3条轨迹对此作了展示。如果波形是重复性的，打开显示保留功能将产生仅基于采样值的平滑波形，如图11中下方轨迹所示，其中被称为持久轨迹平均的先进数学工具提供了捕捉持久显示器上每个点均值的能力。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 均方根和标准偏差 均方根(rms)和标准偏差(sdev)是密切相关的测量。rms的计算公式是： 其中N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值。 标准偏差被定义为： 其中N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值，mean是V的平均值。 对于零均值的波形来说，上面两个公式是一致的，rms值和标准偏差相等。当信号均值为非零时，从每个数据点减去均值后的sdev值就是减去均值后样本的rms值。因此sdev是真正的交流rms值(在减去均值后的rms值)。 考虑图12所示3.3V电源输出上的纹波和噪声的测量。 图12：使用标准偏差(sdev)测量3.3V电源输出上噪声和纹波的交流rms值。 （点击查看大图） 波形均值用参数P1进行读取。这是与纹波和噪声无关的标称直流输出。rms值P2同时包含了均值、纹波和噪声。标准偏差(参数P3中的sdev)仅读取电源输出中的交流分量(噪声和纹波)。要从每个测量点减去均值。因此标准偏差是“交流”rms值。 rms值现在变高了，因为包含了偏移量。知道均值和rms值后就可以计算sdev值了。 为了计算电源输出上只是噪声和纹波的rms值，你可以选择标准偏差或交流rms。 本文小结 至此你又掌握了另外10个示波器功能的应用，它们可以帮助你扩展这种通用仪器的用途。希望其中一些应用技巧能够帮助到你的日常工作。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕获串行数据码型 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

先前的文章介绍了扩展中档数字存储示波器(DSO)基本功能的十个技巧 （详见： 扩展示波器用途的十大技巧 ） ，本文将介绍另外十个技巧，它们可以帮助你节省时间，并使你成为公司的DSO专家。你可以点击下面的链接直接查看某个具体技巧。 第1页： 解调PWM信号 （见本页下方） 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 解调PWM信号 脉宽调制(PWM)被广泛应用于开关电源和电机控制器。分析控制环路的动态情况要求观察脉冲宽度随时间的变化。如果你的示波器具有电源分析选件包，那么你就能直接使用这个功能。如果你的示波器没有这方面的配置，你可以使用示波器的跟踪(某些示波器中的时间跟踪)功能解调出PWM控制信号。 首先，确保你的示波器包含所有实例测量。也就是说，如果你测量波形的宽度，示波器将测量屏幕上出现的波形的每个周期。示波器还应该包含依据测量到的参数产生波形的跟踪功能。宽度或“width@level”参数的跟踪可以显示每个周期脉宽随时间的变化，并且与源轨迹同步。因此宽度跟踪是解调PWM信号的理想工具。跟踪功能可以从参数或数学设置中访问。 图1显示了作为负载电流阶跃变化(轨迹C2，从上数第3个)响应的PWM控制器输出(轨迹C1，顶部轨迹)的跟踪轨迹F1，即展示width@level 参数与时间关系的(底部轨迹)。缩放轨迹Z1(从上数第2个)是水平方向放大了的随负载变化的控制器输出，展示了脉宽的变化。 图1：使用width@level参数跟踪功能，在数学轨迹F1(最底部的轨迹)中显示PWM波形每个周期即时宽度与时间的关系，反应了轨迹C2(从上数第3条)所示的负载电流的阶跃变化。 （点击查看大图） 参数可以像图1中那样应用于跟踪功能，其中参数P2到P4分别从跟踪波形中读取最大、最小、平均和最后一个脉冲宽度。 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 创建用于评估磁性器件的磁滞图 用于电感或变压器等电磁元件的磁滞或B/H曲线是一种常见的电源测量项目。磁性材料可以通过绘制作为磁场强度(H)函数的磁通密度(B)进行表征。这个功能有时在示波器的电源分析选件中提供。这种图也很容易在带X-Y显示器的任何示波器上创建。图2显示了如何连接电感和信号发生器产生B/H曲线。 图2：将电压波形v(t)连接到示波器X-Y显示器的垂直或Y通道。电流波形i(t)连接到水平或X通道。 H是磁场强度，单位为安培/米 B是磁通密度，单位特斯拉 A是横截面积，单位平方米 n是匝数 l是平均路径长度，单位米 v(t)是电感上的电压，单位伏特 i(t)是流过电感的电流，单位安培 需要注意的是，为了确定磁通密度，必须对电压波形求积分。 如果需要的话，你可以使用重定标数学函数对磁场强度和磁通密度进行调整。这要求掌握待测器件的物理特性知识，如上面公式中规定的那样。 图3显示了这种电压与电流经积分后的B/H曲线在示波器屏幕上显示的结果。从待测器件施加的电压用数学轨迹F1进行积分，并在数学轨迹F2中作了重新定标，最终在X-Y显示器的垂直轴上读取单位为特斯拉的磁通密度。电流波形在数学轨迹F3中得到重新定标，并应用于水平轴。 图3：根据电感上的电压和流经电感的电流产生并经过适当调整的磁滞图。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 将波形数据重定标为合适的单位 在前一章节中，我们必须将电压波形的积分转换为磁通密度。这要求将波形除以一个常数(匝数与横截面的乘积)。另外，正确的单位应该是特斯拉。这些操作可以使用示波器的重定标数学函数来完成。重定标允许用户将波形乘上一个常数，然后再增加一个常数，而且可以通过配置用用户选择的单位覆盖原有单位(本例中是伏特)。本例中使用的示波器提供48种标准电气单位，包括特斯拉。 图4显示了数学轨迹F2的重定标设置。我们需要将电压波形的积分除以20×10-6，但因为重定标函数只提供与常数的相乘，因为我们需要使用倒数或50×103。覆盖单位复选框打上勾后会提供一个单位输入域，我们在此输入代表特斯拉的T。这样将波形中的每个点乘以想要的常数就可以实现积分输出(数学轨迹F1)的重定标。F2数学轨迹的垂直坐标现在的读取单位就是特斯拉了。同样，数学轨迹F3用于将测量得到的电流重定标为磁场强度。 图4：利用重定标数学函数将垂直刻度从伏特-秒转换为特斯拉。覆盖单位复选框支持用户自定义的单位。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 创建带通滤波器 你曾经有过用带通滤波器将目标信号与相邻通道干扰隔离开来的需求吗？大多数中档示波器都包含有增强分辨率(ERES)数学函数形式的低通滤波器，但没有带通滤波器，除非你有数字滤波器选件。你可以使用一些技巧将ERES低通滤波器转换成带通滤波器。图5显示了这一技巧。 图5：你可以对示波器的输入进行带通滤波操作，方法是从输入通道中减去低通滤波后的输入，然后再对结果应用低通滤波器。 （点击查看大图） 左上角的轨迹C1是一种窄脉冲输入信号。设置好的数学函数F1用于对通道1的输入进行低通滤波。在这个案例中，ERES滤波器是16MHz的低通滤波器。轨迹F1(左边中间)显示了滤波器对时域信号的影响。在数学函数F2中，从输入中减去F1中低通滤波器的输出，从而去除低频内容，得到高通响应。F2中的第二次数学操作是另外一个截止频率为58MHz的ERES低通滤波器。结果就是轨迹F2(左下)中的带通响应。 轨迹F3(右上)显示了输入快速傅里叶变换(FFT)的频谱。F4(右中)是低通滤波过后的输入频谱。轨迹F5(右下)是带通滤波操作的频谱。对这些滤波器的控制受ERES函数中滤波器选择的限制。示波器中提供的数字滤波器选件包可以提供更大的灵活性，但这种小技巧在标准配置的示波器中都可以使用。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 捕捉串行数据图案 示波器一般都有几种工具捕捉串行数据图案。可选的串行触发器和解码功能可以根据规定的串行标准对数据进行操作。另外一种串行图案捕捉技术是使用案例所用示波器中被称为WaveScan的示波器搜索功能。这种数据搜索引擎包含在所有这家供货商的中档示波器中，其它制造商也提供类似的功能。图6显示了使用WaveScan捕捉串行图案的例子。 图6：使用串行图案搜索模式下的WaveScan搜索引擎捕捉18位串行图案。从2位到64位的图案可以用作搜索条件。还需要在“NRZ-to-Digital”卡片下输入位速率、斜率和逻辑电平。 （点击查看大图） 串行图案搜索模式将根据输入的二进制或16进制长度值搜索从2位至64位的图案。除了串行图案外，用户还必须输入串行位速率。这些参数包含在“NRZ-to-Digital”卡片内用于串行图案识别的物理参数设置中，除了数据位速率，还有斜率和数据的逻辑阈值。 当检测到所选的图案时，WaveScan的7个动作中任何一个都可以被触发。图6所示例子已经停止了采集。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 发现信号异常 全部实例测量是示波器基于采集波形每个周期进行时序测量的能力。如果你测量每个周期，你可以显示跟踪图，用于展示被测参数随时间的变化，而该变化与采集的信号输入是完全同步的。图7包含这一功能的例子。 图7：使用上升时间跟踪参数寻找具有缓慢上升时间的单个波形周期。 （点击查看大图） 采集信号是一个具有781个周期的4MHz正弦波。从上升时间参数(P1)统计数据看，我们可以发现每个周期要做一次测量，因此共有781个值。上升时间的平均值是2.88ns。最小值是接近平均值的2.8ns，但最大值是27ns。打开上升时间跟踪曲线数学轨迹F1，我们可以在轨迹中心附近看到一个峰值。跟踪图显示了随时间变化的每个周期测量值。它在时间上与轨迹C1中所采集的波形是同步的。跟踪到的上升时间最大值是27ns。其位置与具有缓慢上升时间的周期在时间上是同步的。 将缩放轨迹Z1和Z2分别用作C1和F1的缩放图，同时应用多次缩放功能进行水平跟踪，我们可以扩展它们寻找到对应于最大周期值的单个周期。 这是全部实例测量的优势。你可以见到以单个周期为基础的波形时序变化。这种技术可以代替使用WaveScan搜索功能寻找具有缓慢上升时间的这种脉冲。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 噪声测量工具 随机过程很难表征，因为没有哪次测量能够提供有关前次或下次测量的任何信息。只有通过观察累积测量结果才能了解到你正在研究的过程。图8显示了用于测量噪声等随机过程的基本工具。左上方的轨迹是通道1输入信号的幅度时间图。左下方的轨迹是功率谱密度图，显示的是噪声功率的频率分布情况。右边的轨迹是单次噪声电压测量的柱状图。这个柱状图显示了单次测量的幅值分布情况。这些分析功能与测量参数一起为噪声测量提供了完整的工具集。 你可以通过使用测量参数了解随机噪声信号的特征。用于噪声测量的最有意义的参数是波形的平均值(P1)、标准偏差(P2)和峰峰值(P3)。在这些测量参数中，也被称为交流均方根值的标准偏差可能是最有用的，因为它描述了波形的有效值。 频域中最常见的噪声测量是功率谱密度(PSD)。PSD的测量单位通常是V2/Hz，代表了单位带宽的功率大小。因为噪声一般在频谱上是展开的，因此一个频段或一定范围频率内的噪声功率可以通过在该范围频率内对PSD积分来确定。 柱状图为用户提供了待测过程的概率密度函数的估计。这个数据可以用柱状图参数来解释。图8显示了三个柱状图参数，即柱状图平均值(P5中的hmean)、柱状图标准偏差(P6中的hsdev)和范围(P7)。这些是柱状图分布的均值、标准偏差和范围。这三张图可以快速表征噪声。 图8：用于噪声分析的时间、频率和统计域工具具有相关的参数测量。 （点击查看大图） 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 三相功率测量 用于测量三相电路功率的双功率计方法可以用四通道示波器来实现。三线三相负载的功耗可以用一个四通道示波器来确定，方法是测量两个相位电流和两个线路电压。举例来说，观察图9所示原理图，三相电机消耗的总功率可以通过测量Vac、Vbc、Ia,和Ib加以确定： 图9：可以使用两个相位电流和两个线路电压测量三线三相负载(电机)的功耗。 线路电压Vac(t) 和Vbc(t)是用高压差分探头测量的。相位电流Ia 和Ib是用电流探头测量的。这种功率测量要求使用带4个输入通道的示波器。图10描述了这种技术。 图10：使用两个线路电压和两个相位电流测量方法测量三相电机消耗的功率。 （点击查看大图） 有效功率的两个分量分别是425.6W和425.8W。这两个分量的和——或851.4W(使用P3中参数数学公式计算)——是电机消耗的总有效功率。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 波形轨迹平滑 数字示波器是采样型数据仪器。它们利用了著名的采样理论——如果以大于某波形所含最高频率两倍的速率对该波形进行采样，那么就可以在不丢失信息的条件下重建这个波形。这个采样过程的结果是，数字示波器中的波形轨迹由许多数据点组成，如图11所示。 图11：可以用于平滑波形的三种技术例子。它们是sinx/x插值法、随机交织采样(RIS)法和持久轨迹平均法。 （点击查看大图） 这是一个完全正确的波形，但理解起来有点难度。以某种连续形式观察这些波形的最简单方法是用线将这些点连起来。这种方法被称为线性插值法，图中上方的轨迹显示了一个例子。当屏幕上采样点很少时，这个例子只有50个点，线性插值法经常出现不连续性。一种解决方案是增加采样点数。如果数据是按采样理论进行采样的，那么就可以利用诸如sin(x)/x等插值函数增加采样点数。从上往下数第二条轨迹显示了应用sin(x)/x插值函数的结果，与原始采样数据相比采样点数增加了10倍。 sin(x)/x插值方法的一个缺点是，如果波形有快速边沿，就像脉冲波形中的那样，就可能超过奈奎斯特极限，并且频率分量有可能超过采样频率的一半。在这种情况下，sin(x)/x插值法就无效了，波形会失真。脉冲边沿将出现实际波形中不存在的上冲和下冲现象，即所谓的“吉布斯耳朵”("Gibbs ears.")。 如果波形是重复性的，可以使用随机交织采样——一种等效时间采样方法来增加有效的采样率，并例采样点靠得更近。图11的上方第3条轨迹对此作了展示。如果波形是重复性的，打开显示保留功能将产生仅基于采样值的平滑波形，如图11中下方轨迹所示，其中被称为持久轨迹平均的先进数学工具提供了捕捉持久显示器上每个点均值的能力。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 均方根和标准偏差 均方根(rms)和标准偏差(sdev)是密切相关的测量。rms的计算公式是： 其中N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值。 标准偏差被定义为： 其中N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值，mean是V的平均值。 对于零均值的波形来说，上面两个公式是一致的，rms值和标准偏差相等。当信号均值为非零时，从每个数据点减去均值后的sdev值就是减去均值后样本的rms值。因此sdev是真正的交流rms值(在减去均值后的rms值)。 考虑图12所示3.3V电源输出上的纹波和噪声的测量。 图12：使用标准偏差(sdev)测量3.3V电源输出上噪声和纹波的交流rms值。 （点击查看大图） 波形均值用参数P1进行读取。这是与纹波和噪声无关的标称直流输出。rms值P2同时包含了均值、纹波和噪声。标准偏差(参数P3中的sdev)仅读取电源输出中的交流分量(噪声和纹波)。要从每个测量点减去均值。因此标准偏差是“交流”rms值。 rms值现在变高了，因为包含了偏移量。知道均值和rms值后就可以计算sdev值了。 为了计算电源输出上只是噪声和纹波的rms值，你可以选择标准偏差或交流rms。 本文小结 至此你又掌握了另外10个示波器功能的应用，它们可以帮助你扩展这种通用仪器的用途。希望其中一些应用技巧能够帮助到你的日常工作。 【扩展示波器功能的另外10个技巧】 第1页： 解调PWM信号 第2页： 创建用于评估磁性器件的磁滞图 第3页： 将波形数据重定标为合适的单位 第4页： 创建带通滤波器 第5页： 捕捉串行数据图案 第6页： 发现信号异常 第7页： 噪声测量工具 第8页： 三相功率测量 第9页： 波形轨迹平滑 第10页： 均方根和标准偏差 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载

"我不在演讲中,就是在去演讲的路上"，上周里我总共做了十场演讲。 我们的“面对面100：聚焦电源纹波/噪声测量”活动在持续进行中,迄今为止我已和将近700位工程师进行了面对面的交流。 这过程中,我的普通话水平没有得到提高,但我很高兴倾听到了很多工程师朋友提出的问题，这些问题使我很受益，让我有了学习思考和提高的机会! 我们在2011年3月至9月，曾经举办过“力科有约：说出您的问题”的活动,当时在18个城市举办了针对16个经常被问到的问题的交流互动seminar。 我们当时请大家对这16个问题进行投票，按投票的得票率顺序来交流这些问题。 结果在这18个城市中，问得最多大都是第5个问题:“在您的一篇博文中提到测量纹波的方法，建议示波器设置为2mv/div，DC 50欧耦合，外面加隔直电容滤掉直流成分，使示波器的屏幕上只显示纹波，那么，我的问题是，为什么要用DC 50欧耦合而不是AC 1M欧耦合？隔直电容值大小该如何选择？ 示波器显示的纹波在屏幕上的位置（即示波器的偏置）是否会影响测量结果？ ”。  因此这个问题被称为“超级问题”。 这次举办的“面对面100”活动，算是这几年来对这问题的思考的总结和更广泛的交流。 这些交流几乎没有太多产品推广的痕迹，学术味很浓厚,带有点公益性质呵:-) 从2011年6月开始,我们的周末邮件中持续开展了11周的“一周一问”活动：“每周分享一个客户向我们提出的技术问题或者是在客户现场遇到的问题，征求全国各地的朋友对这个问题的答案。  所有回答者只要是基本正确都将获得我们的精美礼品一份，因此请在回答问题的同时告知您的快递地址和联系方式。在下一周或下下周里我们将发布各路英雄豪杰都这个问题的答案。一段时间后我们将集中这些问题给出我们的理解（对很多问题,我只能说是理解，从不敢奢谈答案，很多客户就是我们的老师,答案往往是来自客户的）。” 时间过得很快,现在我们又有一些新的共性问题,需要得到倾听全国各地朋友的真知灼见。我们将重启这个一周一问活动, 今天的问题是之前的问题系列的继续,是为一周一问之十二： “有公司在电源的AC输入端是有隔离变压器加调压器，示波器用三芯插头；还有的公司AC输入端只有一个调压器，示波器用两芯（地线拔掉）。两家公司调压器都是有接地的，请问一下这两种方式测试纹波电压那个更加准一点？” 上周里这个问题被问到两次,我很期待大家不吝您的时间,分享您对这个问题的思考。 同时，如果您有任何示波器测量相关问题,欢迎放马过来问我。 …… 小小寰球,实在是不太平啊！ 习大大说了,“不能为一己之私把一个地区乃至世界搞乱”，于是全球媒体猜测他是在说谁。 我一看是说给金小三听的,但有猜是说给美国听的,有猜是说给日本听的,有猜是说给菲律宾听的，而外交部回应是针对亚太安全合作。于是有评论云,这就是中国文化，说话的艺术。“中国人讲究，打人不打脸，揭人不揭短，给人留面子。”  也有评论云,“一己之私”指阿Q头上的虱子，谁有虱子谁知道。 中国文化的博大精深也反应在了国五条的细则上。 国五条的各地细则成了一种文字游戏。办公厅的秀才们舞动键盘，含含糊糊暧暧昧昧一番文字，给领导看一下，公布了,算是过关了。  细则不细，20%个税征收成为一纸空文,这算是政府对民众反对呼声的很好呼应呵！ 人们喜欢把朝鲜的大喊大叫要发动战争比喻成小孩的哭闹，这个比喻是很恰当的。“大人们”晃动下拳头，搞个B2在天空上旋转一周，意思是说,你TMD再吵就搞死你。 胆大的孩子如果断定大人不敢动手揍他,会继续哭闹，但就是不愿意直接说出他到底要什么。 战争的代价太大,于是大人们往往会先妥协，继续给点人道主义援助给朝鲜。 不过据说这次朝鲜哭闹是因为金小三希望能接到奥巴马的电话,但是奥巴马却没有打。 人民日报发表文章称,“可以想象，奥巴马总统主动给朝鲜去电话并不会立刻解决朝核问题，但将使朝方有台阶下，目前半岛的紧张局势也有望快速降温。”   如果没有打死坏小孩的决心和能力，那么就继续哄着他吧。 打是战争,哄是和平。战争的代价在现代文明社会的代价是惨重的。 因此，要和平不要战争。    对付小孩的无理哭闹，打似乎是最有效的方法有时侯甚至是唯一方法，特别是大人对小孩确立的一些最基本的规则和规范他都不遵守的时候。很多家长都有这种经验。 如果小孩无理哭闹，你既想他遵守规则和规范,又不动用武力的方法是什么呢? …… 这个周末的技术文章是我们和ZTE联合实验室合作的成果，该文已发表在EDN China杂志的2013年第1期。 为吸引您的阅读，请先看该文的摘要： “在信号完整性测试中，由于探测点受限引入的传输线延迟，及芯片的寄生参数，会导致测试波形在边沿上有台阶或回沟。这种因测试引入的这种差异叫做测试着色，测试着色引入的信号质量问题一般不用解决，但如何分辨测试着色是一个难题。 LeCroy公司高级信号完整性分析软件包Eye Doctor II提供的 VP@RCVR （接收端虚拟探测）功能可以非常方便地利用大家所熟悉的端接模型对这种测试难题进行分析，能够简单快速的分辨测试着色问题，提高硬件调试效率。” 我只是提供了研究该文主题的建议，我作为该文的"第三作者”纯粹只是广告需要，有沽名钓誉之嫌，实在不好意思，但如果您有任何关于此文的问题,欢迎提出来,我可以和联合实验室的朋友们一起来做更多的研究。 “多研究些问题,少抱怨些现实。”  恳请大家能回答我们的一周一问,欢迎大家提出新的问题!  谢谢了!

过去的四周里,我们在华南地区开展的“面对面100：聚集于电源纹波/噪声测量”活动成功举办了30来场！ 我已和450位工程师就电源噪声测量话题进行了面对面的交流。 按计划，我们在接下来的数月里将仍有70场这样的交流活动。  如果您正为小信号测量问题所困扰, “如果您希望参与这种交流，您只要能提供会议室,有三位以上工程师参与交流,就请和我们联系,我们将来到您的身边，和您进行面对面的充分交流！” 已经举办的30场交流活动让我们更相信完成100场这样的活动是非常意义的！  可以说是好评如潮。  因为我们分享的内容是几乎纯学术的,从问题出发,深入地探讨这些问题,然后快速地介绍一下我们的HDO产品。 我得到一位朋友的反馈是我们也许应将HDO本身的介绍更细一点,可是我总怕介绍多的产品本身有广告嫌疑呢。 甚至有朋友评价说我们这种交流活动已达到了“可以收费”的专业水准，让我们倍受鼓舞。 过去的几周里，人们除了关注二手房什么时候开始征收20%的个人所得税之外，还关于习李的“第一次”。 习大大带着美丽的第一夫人首访。第一夫人的魅力无法抵挡，让很多中国人都觉得脸上有光了，我也觉得中国真的和国际接轨了呢！  虽然之前第一夫人也随夫出访，在不太遥远的民国时代,宋家女子就曾征服米国,但从我长大后关注国是以来，当代中国的第一夫人外交显然没有这次这么受关注。  难怪乎男人找老婆要找能“上得厅堂”的，因为说不定哪天要带老婆去参加外交活动呢。 我特别完整看了习大大在非洲国家坦桑尼亚演讲视频，第一感觉习总普通话真好,第二感觉是这演讲稿写得很真诚，我看着都有点被感动了，第三感觉这个非洲国家和中国关系真的好啊,全程演讲30分钟，竟获得30次掌声！  后来我还关注到，这个国家的总统居然是亲自去机场接,亲自去机场送的，接和送的时候都在机场搞一些节目表演。 这很难得啊！人心都是肉长的,我估计习总是被这接待的热诚感动坏了，于是他在演讲中痛快地许诺3年内中方将向非洲提供200亿美元贷款额度。 李总理记者招待会的精彩远超出了我的期待。我之前没想到我的老乡是这么率性，这么能讲,这么敢讲的呵。中国国家领导人的讲话原来也可以使用如此鲜活的词语了。李的语录一下子遍布了网络。 其中最令人印象深刻的一句话是：“触动利益往往比触及灵魂还难。”  可见改革之难呵！ 李总理强调要透明化运作，现在看来果然是在朝这方面努力。 昨天看到一个新闻让我大吃一惊，政府居然将他们的工作计划都公开了，国务院办公厅公布了关于实施《国务院机构改革和职能转变方案》任务分工的通知。 最近看到张维迎教授的观点很新颖,他说，改革必须靠理念战胜利益。 理念是什么东东? 理念又怎么来的呢? 张教授是个威权主义者，他比较相信领导人的胆略。“尤其在中国的体制下，当然现在领导人不像***那么有权威性，也不像***有权威性，但是仍然是非常重要的。如果领导人本身缺少那种胆略，像80年代的时候改革宁肯犯错误，也不能不改革，要杀出一条血路。我想再好的口号，也不能帮助我们往前走。”  张教授提出另外一个观点也很有意思，他说，“既得利益者有可能变成改革者。如果不承认这一点，以为所有的变革都是你死我活，人类是没有希望的。”  为什么既得利益者可能变成改革者？张教授提出三条理由：首先有理念的力量，许多伟大的变革都是由观念的变革引起的；第二，既得利益者之间有博弈，能推动**制度的发展；第三，改革是避免革命的最好的办法。 要主动改革否则就可能出现革命?  中产阶级者越多,可能越不希望革命。 我们似乎从新的领导人身上看到了改革的希望。 我们每天都看到改革的字眼，到底怎么做就是改革呢? 于我而言，我就希望政府少收税，惩治**，让我们吃喝住行都有安全感。如果我们不知道喝什么水是安全的,不知道吃什么肉是安全的,不知道喝什么奶是安全的,不知道房子是不是海沙建的,不知道呼吸的是不是毒气，这是多么纠结的生活呢？！ 最近有两本政治相关的书值得推荐，一本是我的老乡吴稼祥写的《公天下：多中心治理与双主体法权》，这是很有底蕴的一本书，读之而胸怀天下！ 另外一本书是美国人写的《***》，有700多页，读起来如读政治八卦，很来劲。书中谈到了胡**，赵**怎么下台的,***是怎么上台的，……  很感慨中国更开放了,这样的书摆在了所有书店最显眼的位置。 八卦之后回归现实,我仍将孜孜于示波器测量知识的研究学习和分享。 本周附件技术文章我的同事万力劢君子的一篇应用文章，非常值得推荐。 这是一个自定义测量时间间隔的例子，也许对您的应用有所启发。该文是万力劢系列文章的第九篇文章了! 在这春光明媚的日子，人们喜欢去看看油菜花，映山红之类的,那些是我儿子看腻了的花,现在成为城市人心中最美的风景!  据说下一波的经济增长的重心是城镇化，那时候农民是稀少的职业了,城郊的农家农场及农家游将来一定是有作为的产业哦！ 如果你在老家有一亩地,就千万保留住哈！