示波器測高頻脈沖信號失真解決的方法案例

ID:689795 · 發(fā)表于 2020-12-22 17:25

有位深圳福田華強北的工程師是專門研發(fā)生產(chǎn)屏幕的，需要用示波器測量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時的一串脈沖信號，示波器捕捉下來后，他就可以對照著模擬出這段信號。但是這位朋友測了好幾次都不成功，或者對捕捉到的信號不滿意，因此他特意帶著他的麥科信平板示波器和其他相關(guān)設(shè)備來上門咨詢了。

首先他演示了一遍他的測量方法，他一共需要測量三路信號，分別連接了示波器的三個通道。當(dāng)通道三上電產(chǎn)生一個直流電時，通道一和通道二就會分別產(chǎn)生一段脈沖正負間隔并且脈寬有差異的信號，而他需要觀察的就是通道一的脈沖變化規(guī)律，以此作為依據(jù)做出模擬。

通道三產(chǎn)生的直流電在二點幾伏，通道一和通道二的脈沖在±500mV 以內(nèi)。因此他把通道一和通道二的垂直檔位設(shè)置為了 200mV/div，通道三的垂直檔位設(shè)置為了 1V/div。接著他把示波器的時基打到了 500ms，也就是一屏幕記錄 500*14ms 的波形，既時長 7 秒的信號。

接著他將信號分別接入三個通道，然后進行上電，示波器在 500ms 時基下進入了滾屏模式，因此他可以實時看到信號的變化，當(dāng)捕捉完一屏幕信號后，他按下暫停鍵，然后調(diào)節(jié)時基展開信號，觀察通道一脈沖密集處的信號。可是展開以后看到的波形卻令他大失所望，因為預(yù)期的方波都變成了鋸齒波。甚至還丟失了部分脈沖信號。

其實他的操作并沒有問題，問題出在他的操作必須要求示波器有很大的存儲深度，這樣在時基打大的時候，采樣率就不會降低太多。他這個脈沖信號一個周期實際上是在 1us 左右，也就是 1M 的頻率，此時示波器的帶寬還是滿足測量條件的，但是采樣率收到存儲深度所限，已經(jīng)下降太多。理想的測量采樣率應(yīng)該是在 5M/s-20M/s 左右。

這里和分享一個基本的知識點，就是示波器的實時采樣率是 = 示波器存儲深度 ÷ 波形記錄時長，由這個公式可見，由于示波器的存儲深度是固定的，因此波形記錄時長越長，示波器的實時采樣率就越低。我們購買示波器的時候總是會看到示波器標(biāo)注采樣率 1G/s 或者 2G/s，往往忽略了存儲深度這個指標(biāo)，實際上在測量的過程中，如果示波器的存儲深度太低，示波器是無法保持這個標(biāo)注的采樣率的。

找到了問題所在，解決起來也就容易了。首先，我們把示波器的存儲深度調(diào)到最大 28Mpts，默認(rèn)是自動的。由于示波器打開了三個通道，因此每個通道分到 7Mpts。

然后通過對之前捕捉信號的整體觀察，我們將時基打到 1ms，將觸發(fā)方式設(shè)為邊沿上升觸發(fā)，觸發(fā)電平上移到 292mV，然后點擊 Single SEQ，打算采用單次觸發(fā)的方式來捕捉信號。設(shè)置好以后，進行上電，然后示波器就捕捉到了如下圖所示的信號。

然后，我們停止信號，調(diào)節(jié)時基再將信號展開，就可以清晰的看到通道一的每個脈沖，以及那個脈寬比較大的脈沖。用戶比較好奇，為什么脈沖信號上方有比較明顯的突起，也就是過沖。實際上是因為他的接地線太長了導(dǎo)致的，開啟低通濾波也可以緩解這種顯示情況。

后來我們拿了臺即將上市的樣機，存儲深度要大很多，用他最開始的方法測了一下，由于存儲深度夠大，500ms 時基也展開后也照樣沒有失真。因此，更加驗證了存儲深度的重要性。

最后，該用戶保存下了他所需要的波形數(shù)據(jù)，滿載而歸。相信最后他的問題也就解決了。

ID:143584 · 發(fā)表于 2021-1-28 09:19

這個用邏輯分析儀不行嗎

ID:807591 · 發(fā)表于 2021-1-28 09:45

lwhmgp 發(fā)表于 2021-1-28 09:19
這個用邏輯分析儀不行嗎

不行，邏輯分析儀太便宜了，而且這個方面可能又比示波器好用

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示波器測高頻脈沖信號失真解決的方法案例

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