“參數(shù)測(cè)量”是示波器分析波形的一大利器,，工程師不用開(kāi)啟光標(biāo)就可以輕松得到各項(xiàng)參數(shù),。但也有工程師會(huì)有點(diǎn)不放心：示波器如何保證測(cè)量精度呢？本文就帶你步步深入,，了解示波器參數(shù)測(cè)量背后的算法,。

　　ZDS系列示波器提供了非常豐富的測(cè)量功能,，測(cè)量項(xiàng)目最多可達(dá)51種。工程師在使用時(shí)遇到的問(wèn)題多是因?yàn)閷?duì)細(xì)節(jié)及原理了解不夠,，下面就這些內(nèi)容,，帶你一步一步深入挖掘，解開(kāi)你的疑惑,。

　　一,、參數(shù)測(cè)量的使用方法

　　打開(kāi)測(cè)量比較簡(jiǎn)單，記住兩個(gè)要點(diǎn)：

　　1,、我要測(cè)量哪個(gè)通道,？

　　2、我要測(cè)什么,？

　圖1  打開(kāi)測(cè)量

　　小結(jié)：測(cè)量項(xiàng)目有51項(xiàng)之多,，支持24項(xiàng)測(cè)量項(xiàng)目同屏幕顯示。

　　二,、參數(shù)測(cè)量算法分析

　　示波器中測(cè)量的項(xiàng)目大體上可分為兩大類(lèi),，一類(lèi)與電壓相關(guān)，如最大值,、最小值,、頂部值、底部值等,。另一類(lèi)與時(shí)間相關(guān),，如頻率、周期,、上升時(shí)間,、下降時(shí)間、占空比等,。頂部值,、底部值是非常重要的兩個(gè)測(cè)量項(xiàng)，是時(shí)間測(cè)量的基礎(chǔ),。

　　與電壓相關(guān)的測(cè)量,，相對(duì)比較簡(jiǎn)單，最大值(Vmax)與最小值(Vmin)可通過(guò)遍歷所有樣本點(diǎn)求出,。頂部值(Vtop)和底部值(Vbase)的求解,，需要先對(duì)所有樣本點(diǎn)進(jìn)行直方圖映射,，然后求出現(xiàn)概率最大的電壓值。

　　頂部值(Vtop)：相對(duì)于波形上部的最大概率的電壓,，并且概率達(dá)到樣本點(diǎn)總數(shù)的5%以上,。

　　底部值(Vbase)：相對(duì)于波形下部的最大概率的電壓，并且概率達(dá)到樣本點(diǎn)總數(shù)的5%以上,。

　　圖2  電壓相關(guān)項(xiàng)的測(cè)量

　　與時(shí)間相關(guān)的測(cè)量項(xiàng),，需要使用頂部值(Vtop)和底部值(Vbase)，然后再通過(guò)Vtop與Vbase計(jì)算出高中低三根閾值線的位置,，最后求閾值線與波形的交點(diǎn),，可得到時(shí)間相關(guān)的測(cè)量結(jié)果，如圖3所示,。高中低三根閾值線的位置可調(diào)節(jié),，默認(rèn)值為90%、50%,、10%,。

　　圖3  時(shí)間相關(guān)項(xiàng)的測(cè)量

　　小結(jié)：有一些特殊的波形（如正弦波）會(huì)出現(xiàn)Vtop和Vbase求解失敗（概率少于5%）,，此時(shí)會(huì)使用Vmax與Vmin作為新的頂部值與底部值,，并且會(huì)在Vtop和Vbase的值后面，追加?號(hào)顯示來(lái)表示異常,，如圖4所示,。

　　圖4  頂部值、底部值與最大值,，最小值相同

　　三,、測(cè)量與統(tǒng)計(jì)算法分析

　　測(cè)量與統(tǒng)計(jì)的原理很簡(jiǎn)單。先要理解一個(gè)概念,，同一個(gè)測(cè)量項(xiàng)在同一次測(cè)量中可能會(huì)遇到多次,，如周期，一段波形可能有N個(gè)周期,。這樣就出現(xiàn)了新的問(wèn)題,，周期的測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)波形的哪個(gè)周期？為了解決這種不對(duì)應(yīng)的問(wèn)題,，并讓測(cè)量結(jié)果更具有意義,，我們采用了統(tǒng)計(jì)學(xué)中的6種值來(lái)描述測(cè)量結(jié)果，分別如下：

　　當(dāng)前值(Current)：表示第一個(gè)測(cè)量值,，對(duì)應(yīng)圖5中①的位置,。

　　最大值(Max)：表示所有測(cè)量值中的最大值，對(duì)應(yīng)圖5中②的位置,。

　　最小值(Min)：表示所有測(cè)量值中的最小值,，對(duì)應(yīng)圖5中③的位置,。

　　平均值(Avg)：表示所有測(cè)量值的累加平均值，對(duì)應(yīng)圖5中的三個(gè)位置的累加平均值,。

　　標(biāo)準(zhǔn)差(Stdev)：表示所有測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)差,，對(duì)應(yīng)圖5中的三個(gè)位置的標(biāo)準(zhǔn)差。

　　次數(shù)(Count)：表示測(cè)量值的個(gè)數(shù),，對(duì)應(yīng)圖5中的三個(gè)位置。

　　圖5  測(cè)量統(tǒng)計(jì)功能周期

　　小結(jié)：測(cè)量統(tǒng)計(jì)功能默認(rèn)是關(guān)閉,，可在菜單中打開(kāi),。統(tǒng)計(jì)關(guān)閉時(shí)，僅顯示當(dāng)前值(Current),，統(tǒng)計(jì)打開(kāi)時(shí),，顯示6種統(tǒng)計(jì)結(jié)果。圖6中使用了正脈寬統(tǒng)計(jì)功能,，可求得最大的脈寬為3.0028us,，脈沖個(gè)數(shù)為42個(gè)。

　　圖6  統(tǒng)計(jì)功能可手動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉

　　四,、自定義測(cè)量范圍

　　使用測(cè)量時(shí),，經(jīng)常會(huì)遇到的一個(gè)問(wèn)題是，捕獲下來(lái)的波形比較多,，但是我只想測(cè)量分析波形中的一部分,。在ZDS3000/4000系列示波器中，我們通過(guò)硬件加速,，提供了一種自定義測(cè)量范圍的方法,，只需要簡(jiǎn)單的兩個(gè)步驟即可完成。

　　第一步：設(shè)置測(cè)量范圍為光標(biāo)區(qū)域,；

　　第二步：調(diào)整光標(biāo)位置,，指定測(cè)量的范圍。

　　圖7  自定義測(cè)量區(qū)域

　　測(cè)量功能很強(qiáng)大,，但也很復(fù)雜,，實(shí)際應(yīng)用時(shí)如果對(duì)結(jié)果不夠確定，可以先排查測(cè)量結(jié)果是電壓類(lèi)型還是時(shí)間類(lèi)型,，電壓類(lèi)型則重點(diǎn)檢查輸入通道設(shè)置是否正確,，如探頭比；時(shí)間類(lèi)型則重點(diǎn)檢查高中低三閾值,、頂部值,、底部值是否正確。

　　ZDS示波器的測(cè)量功能,，使用了全硬件加速處理,，能對(duì)全屏幕的所有原始（不抽樣）樣本點(diǎn)進(jìn)行分析,，同時(shí)執(zhí)行51項(xiàng)參數(shù)測(cè)量，處理速度非?？?，全球唯一一款具備51種“真正意義”參數(shù)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)功能的示波器,。