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示波器解决方案 总述： 示波器是电子技术领域中不可或缺的精密测量仪器，通过直观的波形显示，将电信号随时间的变化转化为可视化图形，使复杂的电子现象变得清晰易懂。无论是在科研探索、工业检测还是通信领域，示波器都发挥着不可替代的作用，帮助工程师和技术人员深入剖析电信号的细节，精准定位问题所在，为创新与发展提供坚实的技术支撑。 技术瓶颈亟待突破 性能指标受限：受模拟前端和ADC芯片技术的限制，高频段难以实现高带宽与高采样率的匹配；在微弱信号测量时，ADC精度和模拟电路噪声限制了垂直分辨率的提升；而扩充存储深度则会引发速度与成本上的挑战。 信号处理短板：处理多载波、高速串行等复杂信号能力不足，实时处理易因数据量大、算法复杂而延迟、卡顿。 集成融合受阻：多通道集成时，通道同步精度和串扰问题突出；多功能融合面临功能协调、资源分配和电路设计难题。 芯佰微解决方案 面对示波器面临的相关技术瓶颈，芯佰微优化模拟前端与ADC芯片，推出如下几款产品，为示波器性能提升提供有力支持。 ADC（高速模数转换器） 在示波器中，高速 ADC 芯片负责将模拟信号精准转换为数字信号，其高采样率和高精度确保了高频信号的细节捕捉，使示波器能够精确还原复杂波形。 USB（USB控制器） USB控制器芯片作为示波器与外部设备的通信桥梁，实现了数据的高效传输与共享，便于用户进行深入分析。 RS232（接口芯片） RS232 芯片则适用于低速长距离通信，使示波器得以与传统设备对接，拓展了应用场景，助力示波器在不同工业环境发挥作用。 如下是示波器应用框图： **ADC推荐CBM08AD1500； **USB推荐CBM9002； **RS232推荐CBM3232； 芯佰微对此示波器方案推出了以下产品： CBM08AD1500是一款高速模数转换器，具备以下特性参数优势： 高采样率：采样频率为1.5GSPS，可选择SDR或者DDR输出时钟，采用双边采样（DES）模式时，能以3GSPS的速度利用一条模拟输入通道进行采样，可满足如雷达、通信接收等对信号采样速度要求极高的应用场景，确保能够快速、准确地捕捉到高速变化的模拟信号。 高分辨率：分辨率为8位，可将模拟信号转换为具有一定精度的数字信号，在8位分辨率下，能精确再现模拟信号的细节，尤其适用于对速度有高要求但对精度要求不那么严苛的场景，确保了速度的同时，提供了足够的信号分辨能力。 低功耗：采用 CMOS工艺制造，具有低功耗的特点，有助于降低系统的整体功耗，减少能源消耗，适用于对功耗有严格要求的设备或系统，如便携式设备、电池供电设备等，能有效延长设备的续航时间或降低能源成本。 线性误差小：电路设计和工艺保证了其具有较小的线性误差，在将模拟信号转换为数字信号的过程中，能够更准确地反映输入信号的真实值，提高数据的准确性和可靠性，对于需要精确测量和处理信号的应用至关重要。 自动校正功能：具备增益和失调自动校正功能，通过 3－线接口可对内部电路的增益、失调和通道间的时钟匹配进行校正，能够自动适应不同的工作条件和环境变化，减少了外部校准的需求，提高了系统的稳定性和一致性。 灵活的输入输出模式：模拟输入为差分输入，即可交流耦合也可直流耦合，能适应多种不同类型的模拟信号源输入；时钟输入电路内部设有直流偏置，必须交流耦合输入；输出采用 LVDS 电平标准，具有高速、超低功耗、低噪声和低成本的优良特性，且输出位宽为32bit数字信号，采用并行输出，可方便地与其他数字电路进行连接和数据传输。 兼容性强：与国外TI公司产品 ADC08D1500 管脚排列相同，功能和性能可直接替换 ADC08D1500，在进行产品设计和升级时，可方便地替代进口产品，为用户提供了更多的选择和便利，也有助于降低成本和提高供应链的稳定性。 CBM9002是一款USB控制器芯片，具备以下特性参数优势： 强大处理能力：采用增强型 8051 内核，可工作在 48MHz、24MHz、12MHz 频率下，每个指令周期为 4 个时钟，是标准 8051 速度的3倍，能够快速处理复杂的计算和控制任务，满足高要求应用场景。 支持高速 USB：支持标准的 USB2.0 协议，已通过 USBIF的USB2.0兼容性测试，集成 USB2.0 收发器、智能串行接口引擎，支持高速模式（480Mbps）、全速模式（12Mbps），可确保设备间高速数据传输，满足如数据采集、图像传输等对数据传输速度要求高的应用。 丰富外设接口：提供2个UART 接口、最多40个双向IO口，还支持I2C、SPI 等多种低速通信接口，方便与各种传感器、执行器等外部设备连接，轻松扩展功能，适应不同应用需求。 大容量存储：片上有16K字节 code/data RAM 和0.5K字节data RAM，可为用户程序和数据存储提供充足空间，减少对外部存储的需求，提高系统集成度和可靠性。 低功耗设计：支持挂起模式，功耗最低不超过 1mA，任何模式下ICC不超过 85mA，有助于延长设备电池使用时间，适合对功耗要求严格的应用，如智能家居、可穿戴设备等。 高集成度：将多种功能集成在一个芯片上，减少了外部器件的数量，降低了系统的成本和复杂性，同时使设备更加紧凑，便于携带和安装。 国产化替代优势：可平替美国赛普拉斯的CY7C68013A产品，脚位功能完全兼容，在保持高性能的同时，国产化可控制生产周期，价格相对合理，具有较高的性价比。 CBM3232是一款接口芯片，具备以下特性参数优势： 高数据传输速率：数据传输速率高达 120Kbps，可满足如投影仪主控通讯、交流充电桩计费控制单元等多种应用场景对通讯速率的要求，也为未来可能的高速通信需求预留了扩展空间。 高 ESD 抗干扰能力：具备 ±15KV 空气放电等级和 ±8KV 接触放电等级，部分型号如 CBM3232ATS16 能达到（IEC61000-4-2，±12kV 接触放电）（IEC61000-4-2，±15kV 空气放电），可将接口器件损坏的可能性降至最低，保证了设备接口的可靠性，减少因静电放电等因素导致的故障。 宽电源电压范围：可在 3.3V 至 5.5V 电源范围内工作，能适应多种不同的电源环境，在不同的供电条件下都能稳定运行，提高了芯片的适用性和灵活性。 电路设计简单：以3.3V Vcc供电为例，CBM3232ATS16 芯片外部仅需5个0.1μF电容即可在 3.3V 电源下运行，简化了外部元件配置，进而降低了电路设计的复杂度并节约了成本。 兼容性强：兼容国际标准 TIA/EIA-232，对RS232外设兼容性强，便于与各种符合 RS-232 标准的设备进行连接和通信，可广泛应用于笔记本、掌上电脑、打印机等多种设备。 工作温度范围广：部分型号工作温度为 -40-85℃，能满足工业级应用场景的要求，可在较为恶劣的环境温度下稳定工作，适用于如工业控制、车载电子等对环境适应性要求较高的领域。 应用场景 芯佰微凭借强大研发实力进军示波器应用领域。其研发团队拥有深厚技术积淀。经过深入的市场调研和技术攻关，成功推出了专为示波器设计的高性能产品。这些产品信号处理精准，助力示波器捕捉细微信号，为科研、工业等领域提供技术支撑，推动示波器应用迈向新高度。 （一）电子集成电路领域： 用于观测电路中各节点的电压、电流波形，分析信号的幅度、频率等参数，排查电路故障，优化电路性能。 （二）通信工程领域： 能够分析信号调制与解调流程，验证通信协议合规性，并测量射频信号的功率、频率等关键参数。 （三）电力系统领域： 能够监测电力信号波形，评估电能质量，测试电力设备的运行状态，调试电力电子装置。 （四）汽车电子领域： 可检测汽车电路信号以诊断故障，在汽车电子部件研发中进行测试优化，还用于电磁兼容性测试。 教育科研领域： 它是教学实验中不可或缺的工具，有助于学生深入理解电信号知识和电路原理，同时，也为量子物理实验、生物电信号测量等科研项目提供关键的数据支持和分析手段。

故障现象 一辆 2016款奔驰C200L车，搭载274 920发动机，累计行驶里程约为13万km。该车组合仪表上的防侧滑故障灯、转向助力故障灯、安全气囊故障灯等偶尔异常点亮，且此时将挡位置于R挡，中控显示屏提示“后视摄像头不可用”，无法显示倒车影像。 故障诊断 用故障检测仪检测，发现多个控制单元中均存储有通信类故障代码（图 1），其中故障代码“U015587 与仪表盘的通信存在故障。信息缺失”出现的频次较高 。 图 1　存储的故障代码1 而组合仪表中存储有故障代码 “U006488 与用户界面控制器区域网络（CAN）总线的通信存在功能故障。总线关闭”（图2）。 图 2 存储的故障代码2 由图 3可知，组合仪表和后视摄像头控制单元均在用户界面控制器区域网络（CAN HMI）总线上。结合故障现象及故障代码分析，怀疑CAN HMI偶尔发生通信故障。 图 3 CAN HMI总线拓扑 用虹科 Pico汽车示波器从后视摄像头控制单元中间导线连接器处测量CAN HMI总线波形，未出现故障时的波形如图4所示，总线空闲时，CAN L线和CAN H线的电压均约为2.3 V（正常应约为2.5 V），偏低；CAN L线和CAN H线上的电压之和有一点波动，在总线空闲时约为4.6 V，传输数据时约为5 V；CAN L线和CAN H 线上的电压差正常，在总线空闲时约为0 V，传输数据时约为2 V。 图 4　未出现故障时的CAN HMI总线波形 出现故障时的波形如图 5所示，CAN H线上的电压信号偶尔下翻，与CAN L线上的电压信号重合，此时CAN L线和CAN H线上的电压差约为0 V，无法传输数据，这是CAN H线发生断路时的典型故障波形。 图 5　故障时的CAN HMI总线波形 由于后视摄像头控制单元中存储的故障代码最多（有 8个与其他控制单元失去通信的故障代码），且故障出现时倒车影像不可用，决定先检查后视摄像头控制单元的CAN HMI总线。进一步检查发现，该车后视摄像头控制单元配置了电动折叠盖，上面的CAN L线和CAN H线的绝缘层均断裂，露出了铜丝，其中CAN L线的铜丝未折断，而CAN H线的铜丝已折断（图6）。 图 6　CAN H线的铜丝已折断 故障排除 修复后视摄像头控制单元的 CAN HMI 总线后反复试车，故障未再出现，故障排除。 故障总结 如图 7所示，组合仪表（IC）在车身系统（Body）总线上，后视摄像头控制单元（RFK）在智能驾驶辅助系统（Adas）总线上，这说明通用型故障检测仪上的通信网络拓扑结构往往不准确，容易误导维修人员，因此在诊断通信网络故障时，应以维修手册上的通信网络拓扑结构为准。 图 7　通用型故障检测仪上的通信网络拓扑结构 案例作者： 乐翔， Tech Gear汽车诊断学院优秀学员，现任杭州捷盛行汽车服务有限公司技术经理、开思杭州地区技术顾问；2015年获保时捷全球认证技师资质；2016年取得汽车维修高级技师资格证书。 https://www.qichebo.com/

故障现象 一辆 2012款哈雷戴维森摩托车（图1），搭载GP4发动机（V形双缸），冷机急加速熄火，缓慢加速正常。 图 1　2012款哈雷戴维森摩托车外观 故障诊断　 由于没有专用故障检测仪，无法查看发动机数据流，但发动机的机械结构及电控原理与汽车的相似，于是决定用示波器测量相关信号波形进行分析。用 虹科 P ico 汽车 示波器测得故障时的相关信号波形如图 2 所示，分析可见，起动发动机后立即急加速，发动机立即熄火 。 图 2　故障时的相关信号波形 放大波形（图 3）可知，发动机转速下降时，有点火信号和喷油信号，但喷油脉宽持续增大（由5.5 ms 增大至19 ms），直至发动机熄火，由此怀疑供油不足。 图 3　放大后的相关波形 拆下燃油泵总成，直接给燃油泵供电（图 4），同时用 虹科 P ico 汽车 示波器测量燃油压力和燃油泵电流波形（图 5），发现燃油压力约为1.7 bar（1 bar=100 kPa），怀疑燃油压力偏低。查看该款发动机的维修手册，发现标准燃油压力为380 kPa~425 kPa，由此确定燃油压力过低，推断燃油泵损坏。 图 4　直接给燃油泵供电 图 5　燃油压力和燃油泵电流波形 故障排除　 更换燃油泵（图 6）后试车，冷机起动后急加速，发动机加速正常，不再熄火，故障排除。 图 6　更换燃油泵 故障总结　 虽然笔者是第一次维修摩托车，但是摩托车与汽车发动机的机械机构和电控原理相似，即使没有专用故障检测仪，没法查看发动机数据流，也能利用 虹科 P ico 汽车 示波器捕捉相关信号，最终分析出故障点。 作者：余姚东江名车专修厂 叶正祥 Tech Gear 汽车诊断学院汽车免拆诊断专家，现任余姚东江名车专修厂厂长兼技术总监，被聘为哈弗汽车区域技术专家；2015 年获得首届中国汽车诊断师大赛总决赛三等奖；2016 年取得中国汽车工程学会汽车诊断专业领域中级工程师资格证书。 本周四晚八点，拥有 24年一线诊断维修经验、发表免拆案例近百篇的叶正祥老师，就将为大家梳理NVH常见问题的诊断方法，分享多年来总结出的经验技巧！掌握这些技巧，学会对症下药，少走弯路不迷路！直达直播间：https://olezi.xetslk.com/s/2ojbh6

故障现象 一辆 2011款奔驰 S400L HYBRID 车，搭载 272 974发动机和126 V高压电网系统，累计行驶里程约为29万km。车主反映，行驶中发动机故障灯异常点亮。 故障诊断 接车后试车，组合仪表上的发动机故障灯长亮；用故障检测仪检测，发现发动机控制模块（ ME）中存储有故障代码“P001500 排气凸轮轴（缸组1）调节执行过晚”“P001464 排气凸轮轴（缸组1）位置偏离额定值。存在一个不可信信号”；记录并清除故障代码，故障代码可以清除，且发动机故障灯熄灭；原地试车，故障未再出现；进行路试，加速时故障再现，且故障代码P001500和P001464再次存储。继续路试，观察进气、排气凸轮轴相位调节数据流（图1），发现加速时进气、排气凸轮轴相位开始调节，气缸列1和气缸列2（坐在驾驶室看向发动机室，右侧气缸为气缸列1，左侧气缸为气缸列2）的进气凸轮轴相位调节角度变化一直同步，而气缸列1和气缸列2的排气凸轮轴相位调节角度变化不同步，气缸列2（左侧气缸）排气凸轮轴相位调节角度较大，且波动较小，而气缸列1（右侧气缸）排气凸轮轴相位调节角度较小，且波动较大，由此推断气缸列1排气凸轮轴相位调节不到位，可能的故障原因有：气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀损坏；气缸列1排气凸轮轴相位调节阀阀芯卡滞；气缸列1排气凸轮轴链轮损坏；机油油路局部堵塞，导致气缸列1排气凸轮轴链轮调节腔中的机油压力不足；相关线路故障；发动机控制模块故障。 图 1　故障车进气、排气凸轮轴相位调节数据流 怠速时人为将气缸列 1排气凸轮轴相位调节电磁阀控制线短暂搭铁，发现气缸列1排气凸轮轴位置传感器信号右移了约1个窄齿位（图2），约40°曲轴转角。 图 2　人为将气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀控制线短暂搭铁时的相关波形 人为将气缸列 2排气凸轮轴相位调节电磁阀控制线短暂搭铁，发现气缸列2排气凸轮轴位置传感器信号也右移了约1个窄齿位（图3），约40°曲轴转角。 图 3　人为将气缸列2排气凸轮轴相位调节电磁阀控制线短暂搭铁时的相关波形 对比两列气缸的测试结果可知，在人为控制的情况下，气缸列 1排气凸轮轴相位调节与气缸列2一样，能够达到最大调节角度（约40°曲轴转角），由此初步排除气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀、阀芯、链轮及机油油路存在故障的可能，怀疑气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号异常。 测量气缸列 1和气缸列2的排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号波形（图4、图5），对比可知，气缸列1 排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号由低电位变为高电位时出现了约55 V的感应电动势，异常。 图 4　气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号波形 图 5　气缸列2排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号波形 测量气缸列 1和气缸列2的排气凸轮轴相位调节电磁阀电流波形（图6、图7），对比可知，气缸列2排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号由低电位变为高电位时对应的电流是缓慢降低至0 A的，而气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀控制信号由低电位变为高电位时对应的电流会快速降低至0 A。由此推断发动机控制模块内部的续流电路损坏，无法通过占空比信号精确控制气缸列1排气凸轮轴相位调节阀阀芯位置，以致气缸列1排气凸轮轴相位调节不到位。 图 6　气缸列1排气凸轮轴相位调节电磁阀电流波形 图 7　气缸列2排气凸轮轴相位调节电磁阀电流波形 故障排除　 更换发动机控制模块后路试，发动机故障灯未再异常点亮，再次读取进气、排气凸轮轴相位调节数据流（图 8），发现加速时气缸列1和气缸列2的进气、排气凸轮轴相位调节角度变化均同步，故障排除。 图 8　正常车进气、排气凸轮轴相位调节数据流 故障总结 1、 续流电路 （通常是续流二极管）提供一个回路，使电流得以平稳衰减，避免电感元件产生过高的感应电动势尖峰，保护驱动电路和信号完整性。如果 损坏 ， 如续流二极管击穿或开路， 则 反向感应电动势将无法被有效吸收和抑制 。 高电压尖峰可能反馈到控制信号线路，叠加在占空比信号的下降沿，形成一个短暂的感应电动势尖峰。 通过汽车示波器，可以将这短暂的异常完整地展现出来，帮助技师更好地判断故障问题。 2、在无法先行确定故障原因的情况下，技师往往会采用价格从低到高换件的形式，来反推故障。但模块损坏的维修成本通常是比较高的，如果使用换件的方法可能会造成很高的成本浪费和客户不满。使用汽车示波器则可以提供强有力的数据支撑，辅助技师先锁定故障，后自信维修！ 作者：余姚东江名车专修厂 叶正祥 Tech Gear 汽车诊断学院汽车免拆诊断专家，现任余姚东江名车专修厂厂长兼技术总监，被聘为哈弗汽车区域技术专家；2015 年获得首届中国汽车诊断师大赛总决赛三等奖；2016 年取得中国汽车工程学会汽车诊断专业领域中级工程师资格证书。 12月26日晚，下周四晚8点，从业24年，拥有丰富疑难故障诊断经验的叶正祥老师，也将带领我们一起，厘清NVH常见问题的诊断方法的技巧，巩固加提升，更好地应对未来的挑战！直播预约链接：https://olezi.xetslk.com/s/2ojbh6

故障现象 一辆 2014款保时捷卡宴车，搭载3.0T 发动机，累计行驶里程约为18万km。车主反映，发动机偶尔无法起动。 故障诊断 接车后试车，发动机起动及运转均正常。用故障检测仪检测，发动机控制单元（ DME）中存储有多个历史故障代码，其中故障代码“P065200 传感器参考电压B过低”最有可能导致发动机无法起动。查看维修资料得知，当传感器参考电压B（正常约为5 V）低于4.6 V时，则会存储故障代码P065200。 由图 1可知，DME端子A14为曲轴位置传感器和节气门体总成提供5 V参考电压，DME端子A35为凸轮轴位置传感器、燃油低压压力传感器及进气歧管绝对压力传感器等提供5 V参考电压，DME端子B63为增压压力传感器、机械增压器旁通阀及进气管活门阀位置传感器等提供5 V参考电压。 图 1　传感器参考电压电路 反复试车再现故障，用虹科 Pico汽车示波器测得故障出现时的传感器参考电压波形如图2所示，DME端子A35和端子B63上的参考电压均拉低至2.2 V左右，异常。 图 2　故障出现时的传感器参考电压波形 故障消失后人为将燃油低压压力传感器的参考电压线对搭铁短路（图 3），发现机械增压器旁通阀的参考电压也同时被拉低，而节气门体总成的参考电压不变，由此推断DME端子A35和端子B63共用参考电压电路，而DME端子A14为独立的参考电压电路。诊断至此，推断DME端子A35和端子B63下游的参考电压线路对搭铁短路、元件内部对搭铁短路或DME损坏。 图 3　人为将燃油低压压力传感器的参考电压线对搭铁短路后测得的相关波形 依次检查 DME端子A35和端子B63下游元件的外观及导线连接器，发现气缸列1进气管活门阀位置传感器线路的绝缘层老化破损（图4），参考电压线偶尔与搭铁线短路，拉低了多个元件的参考电压，导致多个信号失准，其中包括低压燃油压力、高压燃油压力及进气歧管绝对压力等信号，以致发动机无法起动。 图 4　气缸列1进气管活门阀位置传感器线路的绝缘层老化破损 故障排除 修复破损的气缸列 1进气管活门阀位置传感器线路后反复试车，故障未再出现，故障排除。 故障总结 故障发生时的异常信号，是精准判断故障的重要依据。因此，在面临偶发故障诊断时，根据车辆结构提前推测可能的故障原因，并使用具有记录功能的诊断设备，采集故障发生时的信号是尤为重要的。虹科 Pico汽车示波器能够一次性采集并记录多个信号，大大降低了偶发故障的诊断难度，是这类故障的诊断“法宝”之一。 案例作者： 杭州捷盛行汽车服务有限公司　乐翔 现任杭州捷盛行汽车服务有限公司技术经理、开思杭州地区技术顾问； 2015年获保时捷全球认证技师资质；2016年取得汽车维修高级技师资格证书。 从业 18年，接触波形诊断多年。拥有丰富的示波器诊断经验。 底盘异响总修不好？ 12月12日晚8点，乐翔老师 将 用两个燃油车底盘异响诊断案例，带你了解异响问题的诊断之道！ 丰富有趣的诊断案例，与异响问题的诊断技巧和方法，尽在本周 虹科 Pico 直播间！ 直达直播间： https://olezi.xetlk.com/s/1HXMZf