标签: 脉冲信号

故障现象　 一辆2010 款起亚赛拉图车，搭载 G4ED 发动机，累计行驶里程约为 17.2 万 km 。车主反映，车辆行驶正常，但组合仪表上的发动机转速表指针始终不动。 故障诊断　 接车后进行路试，车速表、燃油存量表及发动机冷却温度表等均有指示，但发动机转速表一直指示在零刻度，异常。用故障检测仪（KDS ）检测，全车系统均无故障代码存储；读取发动机数据流（图 1 ），发动机转速为 680 r/min ，且加速时能正常变化，说明发动机控制单元（ ECM ）能正常接收发动机转速信号，怀疑组合仪表无法接收发动机转速信号。 图1 　发动机数据流 由图2 可知， ECM 负责接收曲轴位置传感器信号，然后通过单独的 1 根信号线将计算的发动机转速信号传递给组合仪表，最后由组合仪表驱动转速表指针工作。 图2 　发动机转速信号传递电路 脱开ECM 导线连接器 CAG-MK 和组合仪表导线连接器 M01-A ，测量导线连接器 CAG-MK 端子 67 与导线连接器 M01-A 端子 5 之间的电阻，为 0.3 Ω ，导通正常；装复导线连接器 CAG-MK 和 M01-A ，用万用表测量导线连接器 M01-A 端子 5 上的电压，接通点火开关时约为 1.5 V ，怠速时约为 13.8 V ，信号电压有变化，难道组合仪表损坏？考虑到发动机转速信号为脉冲信号，虽然用万用表测量的电压有变化，但无法准确判断发动机转速信号是否正常，于是决定用示波器测量发动机转速信号。 用 虹科 P ico 汽车 示波器测量组合仪表导线连接器 M01-A 端子 5 上的信号波形（图 3 ）， IGN ON 时的信号电压约为 1.5 V ，起动着机后信号电压约为 13.8 V ，熄火后信号电压恢复为 1.5 V ；在发动机运转期间，信号线上并没有出现脉冲信号，明显异常。 图3 　故障车组合仪表导线连接器 M01-A 端子 5 上的信号波形 脱开ECM 导线连接器 CAG-MK ，用故障检测仪连接 VMI 主机（具有万用表、示波器、模拟实验等功能），直接向导线连接器 CAG-MK 端子 67 输出脉冲信号（图 4 ），发现发动机转速表有指示了，且随着脉冲信号频率的变化而变化。 图4 　模拟输出脉冲信号 当输出脉冲信号频率为100 Hz 时，发动机转速表指示为 3 000 r/min （图 5 ）。 图5 　发动机转速表指示正常 诊断至此，说明组合仪表正常，故障原因是ECM 损坏（图 6 ），无法向组合仪表输出发动机转速信号。 图6 　损坏的 ECM 故障排除　 更换ECM 后试车，发动机转速表指示正常，故障排除。测量 ECM 导线连接器 CAG-MK 端子 67 上的信号波形（图 7 ），发动机运转时输出 0 V 和 13.9 V 的脉冲信号，发动机转速越高，对应脉冲信号的频率越高。 图7 　正常车 ECM 导线连接器 CAG-MK 端子 67 上的信号波形 故障总结 发动机转速信号为脉冲信号， 观察其是否正常不仅要看电压的值，还要关注其变化的频率、波动的规律性。用万用表虽然能显示瞬间的电压变化，但由于缺少连续性， 无法准确判断发动机转速信号是否正常 。 使用虹科 Pico 汽车示波器则可以很好地解决这个问题，将信号的异常准确显示出现，避免错判。 ​ 面对车辆高速抖动故障，一遍遍更换零件试车也让你心力交瘁？不妨来看看汽修大师如何轻松拿捏这个问题！ 10 月 31 日晚 8 点 ，虹科 Pico 直播间， 拉法底盘检测诊断调校中心创始人——“超哥”王超元老师 做客虹科直播间！深度剖析奔驰 S600 时速 110 行驶抖动案例！从原理到方法，从技巧到实践，带你深入了解汽车 NVH ！ 直达直播间： https://olezi.xetlk.com/s/2KLDVr

　　单片机产生的脉冲信号源由于是靠软件实现的，所以输出频率及步进受单片机时钟频率、指令数和指令执行周期的限制。文中介绍了一种以CPLD为核心的脉冲信号源，脉冲信号源的参数(频率、占空比)由工控机通过I／O板卡设置，设定的参数由数码管显示，这种脉冲信号源与其它脉冲信号发生电路相比具有输出频率高、步进小(通过选用高速CPLD可提高频率及缩小步进)、精度高、参数调节方便、易于修改等优点。 　 　1 系统组成及工作原理 　　脉冲信号源电路核心采用一片可编程逻辑器件EPM7128SLC84—10，它属于Ahera公司MAX7000系列产品，MAX7000系列产品是高密度、高性能的CMOS EPLD，是工业界速度最快的可编程逻辑器件系列，它是在Ahera公司的第二代MAX结构基础上采用先进的CMOS EEPROM技术制造的。MAX7000系列产品包括MAX7000E、MAX7000S、MAX7000A，集成度为600"5 000可用门，有32～256个宏单元和36—155个用户I／0引脚。这些基于EEPROM的器件能够组合传输延迟快至5．0 ns，16位频率为178 MHz。此外，它们的输入寄存器的建立时间非常短，能够提供多个系统时钟且有可编程的速度／功率控制。 　　MAX7000S是MAX7000系列的增强型，具有高密度，是通过工业标准4引脚JTAG接口实现在线可编程的，在线编程电压为5 V。EPM7128SLC84—10有128个逻辑宏单元，2 500个门电路，8个逻辑阵列块，68个L／O管脚，速度等级为一6(传输延迟6 ns)，最高时钟频率为147．1 MHz。整个信号产生及数码显示控制电路(不包括驱动)集成在一片中。脉冲信号源电路由时钟源、锁存器、计数器、控制电路、驱动电路以及数码管动态扫描显示电路组成，电路框图，如图l所示。 　　时钟电路采用80 MHz有源晶振，它为系统提供时钟信号；锁存器1及锁存器2用于保存频率及占空比数据，为16位计数器提供预置值，锁存器位数为8位，设定的数据通过工控机输入，由于计数器位数为16位，故需分两次打人数据；计数器1及计数器2作为定时器，按锁存器1、2设定的值计时，两个计数器交替工作，即一个计数器工作而另一个计数器不工作。当工作的计数器到达计时时间后，向控制电路发出时间到信号。控制电路接收计数器发出的信号，停止计数器工作，并重新装载计时数据，同时启动另一个计数器工作，从而产生规定频率、占空比的脉冲信号，并输出两路脉冲信号，如图2所示。为了提高信号源带负载能力，输出使用了7417367驱动芯片增加驱动电流。   　　显示电路图，如图3所示，其中需要显示的数据代码通过工控机输入。缓冲器74LS244用做多路开关，当选通信号有效时，该路锁存数据有效，数码管显示相应的数据。 　　频率及占空比数据按如下方式计算： 　　设要输出的频率为f，占空比为D，则锁存器1、2要设定的值分别为 　　其中fOSC为系统时钟，C1、C2采用2进制补码。由式(1)，式(2)式可得到频率及占空比计算式 　　由上式可以看出信号源最高输出频率取决于系统时钟频率，最高频率为系统时钟频率的一半(C1、C2均为1)，要提高信号源输出频率必须提高系统时钟频率，既采用高频晶振或倍频电路。占空比取决于C1与C1+C2的比值，输出频率为最高频率时，占空比为50％；同样最小步进也取决于系统时钟频率，提高系统时钟频率，就可使步进缩小。 　　如果要信号源输出频率为500 kHz，占空比为0．5的脉冲波，则按式(1)、式(2)可以算出，C1=C2=HB0(16进制数)。将C1、C2通过工控机置入CPLD中。如果C1、C2为小数，则需取整，取整后需按式(3)、式(4)重新计算频率和占空比，算出的值为实际的频率与占空比。 　　 2 硬件编程 　　开发软件采用Max PlusⅡ10．2，编程采用VHlDL硬件描述语言。 　　编程采用层次结构，整个程序采用顶层模块和底层模块。顶层模块，如图4所示。底层模块包括系统包含的各组件。 　　整个程序编写完成后进行编译、仿真，仿真结果，如图5所示。编译、仿真通过后都正确，即可通过JTAG接口将程序下载到目标板CPLD中，目标板即可使用。 　　 3 系统控制软件 　　系统控制软件采用LabWindows／CVI编写，为了给锁存器置数，可采用如下程序实现： 　　 4 技术指标 　　本脉冲信号源输出脉冲频率：20"700 kHz，占空比：1％～40％，时钟采用80 MHz有源晶振。在700 kHz时频率步进为6 kHz，20 kHz时频率步进为5 Hz。 　　 5 结束语 　　由于采用了EPM7128SLC84—10作为脉冲信号源的核心。电路结构简单，频率、占空比可任意设置，准确度高。同时操作简单方便，功能更易扩展。

最近一直忙于TDD LTE RRH2.6g CPRI压缩的测试，每天忙碌到很晚。我今天回想起来，竟也觉得没留下什么深刻的印象，不知道是不是没有因为记录的习惯。那么从现在开始，像HOKI学习，坚持写笔记，先从最简单的开始吧，我想总有一天记录的笔记也会看起来不那么简单的！ 今天先写一个关于脉冲信号跨时钟域同步的问题吧。 问题：上行测试，RRH测发送数据给BBU，cpri工作于slave模式，245.76MHZ时钟域的CPRI压缩模块的输入信号：10ms帧头来自cpri的恢复帧头(122.88MHZ时钟域)rx_bfn_head,该信号在122.88MHZ的时钟域下只有一个时钟周期的脉冲，如何转换至245.76MHZ的时钟下，也是一个时钟周期的脉冲？

    高速信号在提升电子设备性能的的同时，也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。在这些问题中，一类典型的例子是偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，如激光脉冲或亚稳定性，低占空比雷达脉冲等等。这些事件很难识别和检定，要求测试设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。这对 示波器 性能提出了极高的要求。在过去，要对这些信号的测试不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍：所有示波器的存储长度都是有限的；在示波器中，采样率×采集时间＝采集内存，以使用示波器的所有采集内存为例，采样率越高，则数据采集的时间窗口越小；另一方面，若需要加长采集时间窗口，则需要以降低水平分辨率 ( 降低采样率 ) 为代价。        当前的高性能示波器提供了高采样率和高带宽，因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信号质量，其中包括：怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件，以有效地进行分析；怎样只存储和显示必要的数据，优化存储器的使用。 对于这两个关键问题，泰克的高性能示波器采用 FastFrame 分段存储技术，改善了存储使用效率和数据采集质量，消除了采集时间窗口和水平分辨率不可兼得的矛盾。        本文将分别介绍传统方法和 FastFrame 分段存储技术测试偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号，从而分析 FastFrame 分段存储技术在实际测试带来好处。 1.     传统测试方法        传统测试低占空比脉冲等间歇性的信号，通常利用数字示波器。为了提高测试精度，通常使用示波器的最高采样率来采集波形数据。通常在高采样率的支持下，可以看到大部分波形细节，见图 1 。 但是，如果想查看多个连续脉冲，那么必须提高采集的时间窗口。要让多个脉冲落在示波器提供的有限存储器内，很多时候必须通过降低采样率来达到。显而易见地，降低采样率本身会降低水平分辨率，使得时间测试精度大大下降。当然，用户也可以扩展示波器的存储器的长度，在不降低采样率的情况下提高采集时间窗口。但是，这种方法有其局限性。尽管存储技术不断进步，高速采集存储器仍是一种昂贵的资源，而且很难判断多少存储容量才足够。即使拥有被认为很长的存储器长度，但可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。         图 2 是在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲 。 从图 2 中可以看出，时间窗口扩展了 10 倍，可以捕获更多的间歇性脉冲。其实现方式：通常是提高采集数据的时间长度，并提高记录长度，同时保持采样率不变。这种采集方法带来了以下这些缺点：     1. 更大的采集数据提高了存储器和硬盘的存储要求。     2. 更大的采集数据影响着 I/O 传送速率。     3. 更高的记录长度提高了用户承担的成本。     4. 由于示波器要处理更多的信息，因此前后两次采集之间的不活动时间或“死区时间”提高了，导致更新速率下降。        考虑到这些矛盾，必须不断地在高采样率与每条通道提供的存储长度中间做出平衡，并且还是很难达到测试更多个脉冲的需求。   图 1   图 2   2.     利用 FastFrame 测试方法 2.1               FastFrame 分段存储的原理        为解决上述的问题，业内运用了许多技术。一种流行的方法是分段存储方案。采用这种存储技术的仪器，如泰克采用 FastFrame 分段存储技术的示波器，允许把现有的存储器分成一系列段，然后每一次触发后采集的数据只填充其中一段，每次采集都可使用所需的采样率。通过根据测试要求定义触发条件，可以只捕获感兴趣的波形段，然后将捕获的每个事件存储在拥有各自编号的存储段中。采集完成以后，用户可以按捕获顺序单独查看各个存储段的波形或帧数据，或分层显示多个存储段波形或帧数据，以方便对测试结果进行比对；同时 FastFrame 技术还可以忽略不想要的波形段，从而把重点放在感兴趣的信号上。   图 3        图 3 是示波器利用 FastFrame 分段存储技术采集图 2 中同样的信号，通过利用 FastFrame 技术，可以与图 1 一样以同样小的记录长度和同样高的采样率捕获最多脉冲波形数目，分段存储内容重叠在一起，这样所有脉冲在屏幕上相互堆叠起来，并可以观测所有波形的变化情况。 2.2               FastFrame 分段存储的优势和特点    示波器利用 FastFrame 分段存储技术的优势如下：    1. 高波形捕获速率提高了捕获偶发事件的能力。    2. 使用高采样率，保留了波形细节。    3. 如果脉冲重复速度小于示波器的最高触发速率，则捕获的脉冲之间没有漏失脉冲，保证有效利用记录长度存储器。    4. 可以迅速地以可视方式比较波形段，确定重叠的波形中是否会异常变化。         当打开示波器的 FastFrame ， FastFrame 分段存储技术依照所选定的帧数和每帧点数 ( 帧长度 ) 自动计算和选择所需的记录长度。根据提供的示波器存储器，它计算帧数和帧长度之积，选择最近的记录长度，确定适合存储器的可支持帧数。       当需要查看感兴趣的波形时，可以单独查看每个帧，在确定特定的感兴趣的帧后，可以使用仪器功能详细检定、测量、放大和分析波形。为迅速查看捕获的波形共性以外的异常事件，可以把多个帧重叠起来，显示公共波形和偏离波形。 FastFrame 分段存储技术中的 “View Multiple Frames” 选项使用颜色突出显示各个点相互重叠的频次。如在色温显示下，暖色的点表示发生频次高，冷色的点表示发生频次低。        5.FastFrame 技术可以获取采集帧的时间相关信息 除了每帧波形表示的部分情况以外。每帧的采集时间中也是十分重要的信息。每个触发点都有定时信息，通过分析每帧采集时间相关的信息，可以确定每个事件发生的绝对时间以及事件之间的相对时间，如图 4 所示，从图 4 可以看出， FastFrame 技术不但可以得到每一帧的相对时间，而且可以得到每一帧的绝对时间。                                   图 4     如何利用示波器测试低占空比脉冲信号（二）