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帶您了解示波器參數(shù)測(cè)量背后秘密

2018-09-07
關(guān)鍵詞: 示波器 Vtop Vbase

  “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,,解開你的疑惑,。

  一、參數(shù)測(cè)量的使用方法

  打開測(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,?

 

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 圖1  打開測(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,一類與電壓相關(guān),,如最大值,、最小值、頂部值,、底部值等,。另一類與時(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,。

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  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%。

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  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?。ǜ怕噬儆?%),,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)顯示來表示異常,,如圖4所示。

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  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,。

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  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。統(tǒng)計(jì)關(guān)閉時(shí),,僅顯示當(dāng)前值(Current),,統(tǒng)計(jì)打開時(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),。

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  圖6  統(tǒng)計(jì)功能可手動(dòng)打開或關(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)問題是,,捕獲下來的波形比較多,,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。

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  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)果是電壓類型還是時(shí)間類型,,電壓類型則重點(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??欤蛭ㄒ灰豢罹邆?1種“真正意義”參數(shù)測(cè)量,、統(tǒng)計(jì)功能的示波器,。


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