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示波器實操視頻之79:信號頻率穩(wěn)定度的測量

2015-09-30

  大家好,,為了達到極致的用戶體驗,更好地服務(wù)于用戶,,致遠電子開通了ZDS示波器用戶交流群(微信群),,讓研發(fā)同事來直接面對用戶,解答用戶疑問,!周工(周立功先生)也加入其中,,與用戶進行親切互動,,其樂融融,!群中發(fā)生了一些有趣的小故事,,本期視頻就和大家來分享下第一個小故事。

  故事開頭:

  微信群開通第一天,,青島澳邦量器的一位許工跟我們交流說,,他現(xiàn)在正在用ZDS2022示波器的硬件頻率計測量一個信號的頻率穩(wěn)定度,可是沒有得到滿意的結(jié)果,,就冒泡提出疑惑,,為了給出最專業(yè)的解答,研發(fā)同事冒泡解答,。

  故事情節(jié):

  第一個問題當然就是:為什么我用頻率計測量不能得出該信號的頻率穩(wěn)定度呢,?回答這個問題的關(guān)鍵就是要弄清楚ZDS2022示波器的頻率計測量到底是怎么回事?

  ZDS2022示波器在測量功能中增加的硬件頻率計是根據(jù)輸入信號直接測量的,,當信號頻率高時,,頻率計是對一段時間內(nèi)的上升沿計數(shù),再換算到單位時間,,從而得出這段時間內(nèi)的頻率值,;當信號頻率低時,是測量信號的一個周期,,從而得出該信號的頻率值,。

  硬件頻率計的測量結(jié)果是一個數(shù)值,無法像頻率參數(shù)測量那樣得出測量的最大值,、最小值和標準差等,,不能很直觀得顯示信號穩(wěn)定度,但是由于硬件頻率計是硬件直接對原始信號測量,,故與采樣率無關(guān),,所以時基和采樣率不會影響硬件頻率計的測量精度,并且硬件頻率計測量結(jié)果會一直更新測量,,與示波器的運行和停止狀態(tài)無關(guān),。

  故事高潮

  那應(yīng)該如何用ZDS2022示波器對信號的頻率穩(wěn)定度進行測量呢?我們以ZDS2022示波器的Demo板上的一個抖動信號為例進行演示,。

  測量信號的頻率穩(wěn)定度,,首先我們需要從直觀上,也就是從波形上看到頻率抖動,。對于微小的波形抖動并不是任意一臺示波器都可以準確觀察到的,,它至少需要兩種條件:高刷新率和示波器本身觸發(fā)抖動小。

  為什么這么說呢,?首先若是刷新率很低,,那么死區(qū)時間就會很大,,觸發(fā)點就會少,導致樣本少,,不準確,。

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  圖1  高低刷新率對比

  現(xiàn)在的示波器觸發(fā)器,一般都采用模擬觸發(fā),,可是這樣會造成示波器本身的觸發(fā)抖動就會很大,,會覆蓋信號本身的抖動,故只有具備高精度數(shù)字觸發(fā)的示波器才可能觀察到信號微小抖動,。

  ZDS2022示波器擁有高達33萬次/秒的刷新率,。

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  圖2  高刷新率原理圖

  數(shù)字觸發(fā)器使用全數(shù)字處理技術(shù),不存在物理通路,,不受外在因素(器件特性,、環(huán)境溫度等)影響,因此觸發(fā)抖動非常小,,波形顯示穩(wěn)定性高,。

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  圖3  觸發(fā)器抖動對比示意圖

  正好滿足上述要求。所以我們能夠給用戶提供這樣一種方法,。按下【Trigger】鍵,,將觸發(fā)類型設(shè)置為上升沿觸發(fā),一鍵【Persist】開啟余輝,、色溫模式,,觀察下降沿的抖動情況。這樣在直觀上,,就會看到非常真實的波形抖動情況,。

  既然在直觀上我們看到了很明顯的抖動效果,接下來就要用事實說話了,,定量地來測一測,。

  ZDS2022示波器存儲深度支持手動設(shè)置功能,按下【Horiz】鍵,,把儲存深度設(shè)為112Mpts,,設(shè)置合適的時基。ZDS2022示波器共提供了51種參數(shù)項,,且可以同時顯示24種測量結(jié)果,, 全部都是基于原始采樣點測量,沒有進行數(shù)據(jù)抽樣,,按下【Measure】鍵,,打開參數(shù)測量功能,旋轉(zhuǎn)旋鈕B選擇頻率,,短按旋鈕B選中頻率項,,在主界面上您可以通過觀察測量結(jié)果的最大值和最小值,,快速了解信號中可能存在的異常;觀察平均值,、標準差可快速評估信號特性。

  事實上,,對于高頻信號,,在保證探頭衰減比、電路連接等相關(guān)設(shè)置操作正確的情況下,,采用ZDS2022示波器,,運用高刷新率模式,同時可設(shè)置高達112Mpts的存儲深度,,仍能保持1GSa/s的采樣率,,所以信號頻率測量的精度還是非常高的。

  故事結(jié)局

  經(jīng)過幾番對話之后,,許工在微信中給我們發(fā)來一張圖片,。

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  圖4  許工的截圖

  信號抖動很厲害,效果很直觀,!許工很滿意,!最后要對許工的積極配合,發(fā)給我們現(xiàn)場圖片表示感謝,!


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