利用数字存储示波器测量特殊信号

2009年12月23日 15:12    李宽
关键词: 信号
随着数字化技术、集成电路的高速发展,数字存储示波器以其强大的测试能力、稳定的性能和更快捷的数据处理方式越来越多的应用于科研生产中,已成为检测电子线路最有效的工具之一。通过示波器观察线路关键节点的电压电流波形可以直观地检查线路工作是否正常,验证设计是否恰当。这对提高设计或产品的可靠性极有帮助,但是对线路波形的正确分析判断不仅有赖于仪器的先进程度还与工程师的测试方法和经验有关。

数字示波器适用于测量快速脉冲信号,同时配有高增益放大器,所以灵敏度高,可观测微弱信号。在航空、航天、电子工业产品调试、测试中,数字示波器的应用也越来越普遍。现在数字示波器不再仅限于测量波形的脉冲参数,通过FFT的时/频变换可测试频谱,通过时钟可获得信号抖动图。因此它是测试人员首选的多用途测量仪器。

1 捕获单脉冲随机信号

有些信号在系统启动时间才会出现,启动完毕就消失了。这类信号用数字示波器怎样捕捉?有一些测试者使用的方法是:在示波器显示屏上观察,一旦出现被测信号就立刻按stop键。显然,这种方法的成功率不高,尤其是对一些高速信号。正确的方法是使用数字示波器的单次触发功能,就能实现自动捕捉单脉冲信号。以泰克公司生产的TDS3054B数字示波器为例,按以下步骤设置即可实现正确的测量。

(1)调节垂直SCALE和水平SCALE至你想看到的适当的信号范围;

(2)按下捕获MENU按钮;

(3)按下Resolution屏幕按钮;

(4)选择Normal捕获分辨率;

(5)按下SINGLE SEQ(单序)按钮。

SINGLE SEQ按钮为一次单脉冲捕获设置触发参数至正确设置。

2 优化捕获信号和读取数据

在进行下一次捕获信号之前,我们可以调节垂直和水平控制来预览下一次捕获可能会如何显示。当调节这些控制器时,当前的捕获被重新配置,扩张或压缩。这样的预览对于在下一次单脉冲事件被捕获之前进行优化设置是有用的。

当用新的垂直和水平设置进行另一次捕获时,可以看到捕捉到的信号细节。

读取数据时如果发现存储的文本里只有当前屏幕的数据,且是按照分辨率为时间间隔的,可使用屏幕扩展功能显示更多的测试细节。另外新型的数字存储示波器都采用完全开放的WINDOWS平台,支持Matlab、LabVIEW、VB、VC等软件。运用这些软件可以灵活的进行数据分析和处理。

3 测量周期信号中的抖动

有些高端的数字存储示波器中有专门的抖动测量软件,可以进行全面的抖动测量。没有抖动软件只能通过无限余辉对信号进行比较长时间的累积测量。此外,我们可以使用游标来测量峰值到峰值抖动,这样的测量结果更加真实可靠。以泰克公司的TDS3054B数字示波器为例,按以下步骤设置进行测量。

(1)按下CURSOR按钮;

(2)按下Function屏幕按钮;

(3)选择V Bars光标;

(4)按下Bring Both Cursors On Screen屏幕按钮来快速定位光标;

(5)在第一个下降的边缘放置一个光标,在最后的下降边缘放置另一个光标;

(6)读取峰值到峰值的抖动时间。

4 正确使用探头获得纯净真实的信号

设计和测试人员在做任何测量时,都需要用示波器获得最真实的信号。示波器的应用不应以任何方式影响到信号本身,但几乎任何测试都会对信号特征产生影响。正确的使用测试探头非常重要,它可以使信号失真达到最小化。当第一次连接一个探头到任何输入通道时,应该补偿探头至示波器输入。这样可以使示波器的探头与输入通道相匹配,实现最佳测量。在使用随机配套的测试探头时,不要将输入阻抗设为50Ω,因为探头阻抗与输入阻抗并联后会使测试电路输入阻抗低于50Ω,当测量高内阻的电信号时就会出现测量不到信号的假象。

另外,由于普通探头通常都有一段接地线,会与被测点构成一个类似环形天线的干扰路径,这就引入了比较大的干扰。为减少干扰可以采用的方法是:将探头帽拿掉,不使用探头上引出的地线,而是直接使用探头尖端和探头内的地点接触被测点进行测量。

作者:航天时代电子公司230厂  郝红
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