示波器測(cè)高頻脈沖信號(hào)失真解決的方法
出處:互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于:2021-01-08 15:03:38
有位深圳福田華強(qiáng)北的工程師是專門研發(fā)生產(chǎn)屏幕的,需要用示波器測(cè)量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時(shí)的一串脈沖信號(hào),示波器捕捉下來后,他就可以對(duì)照著模擬出這段信號(hào)。但是這位朋友測(cè)了好幾次都不成功,或者對(duì)捕捉到的信號(hào)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(cè)量方法,他一共需要測(cè)量三路信號(hào),分別連接了示波器的三個(gè)通道。當(dāng)通道三上電產(chǎn)生一個(gè)直流電時(shí),通道一和通道二就會(huì)分別產(chǎn)生一段脈沖正負(fù)間隔并且脈寬有差異的信號(hào),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(diǎn)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/p,通道三的垂直檔位設(shè)置為了 1V/p。接著他把示波器的時(shí)基打到了 500ms,也就是一屏幕記錄 500*14ms 的波形,既時(shí)長 7 秒的信號(hào)。
接著他將信號(hào)分別接入三個(gè)通道,然后進(jìn)行上電,示波器在 500ms 時(shí)基下進(jìn)入了滾屏模式,因此他可以實(shí)時(shí)看到信號(hào)的變化,當(dāng)捕捉完一屏幕信號(hào)后,他按下暫停鍵,然后調(diào)節(jié)時(shí)基展開信號(hào),觀察通道一脈沖密集處的信號(hào)。可是展開以后看到的波形卻令他大失所望,因?yàn)轭A(yù)期的方波都變成了鋸齒波。甚至還丟失了部分脈沖信號(hào)。
其實(shí)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(chǔ)深度,這樣在時(shí)基打大的時(shí)候,采樣率就不會(huì)降低太多。他這個(gè)脈沖信號(hào)一個(gè)周期實(shí)際上是在 1us 左右,也就是 1M 的頻率,此時(shí)示波器的帶寬還是滿足測(cè)量條件的,但是采樣率收到存儲(chǔ)深度所限,已經(jīng)下降太多。理想的測(cè)量采樣率應(yīng)該是在 5M/s-20M/s 左右。
這里和分享一個(gè)基本的知識(shí)點(diǎn),就是示波器的實(shí)時(shí)采樣率是 = 示波器存儲(chǔ)深度 ÷ 波形記錄時(shí)長,由這個(gè)公式可見,由于示波器的存儲(chǔ)深度是固定的,因此波形記錄時(shí)長越長,示波器的實(shí)時(shí)采樣率就越低。我們購買示波器的時(shí)候總是會(huì)看到示波器標(biāo)注采樣率 1G/s 或者 2G/s,往往忽略了存儲(chǔ)深度這個(gè)指標(biāo),實(shí)際上在測(cè)量的過程中,如果示波器的存儲(chǔ)深度太低,示波器是無法保持這個(gè)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(chǔ)深度調(diào)到 28Mpts,默認(rèn)是自動(dòng)的。由于示波器打開了三個(gè)通道,因此每個(gè)通道分到 7Mpts。
然后通過對(duì)之前捕捉信號(hào)的整體觀察,我們將時(shí)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(diǎn)擊 Single SEQ,打算采用單次觸發(fā)的方式來捕捉信號(hào)。設(shè)置好以后,進(jìn)行上電,然后示波器就捕捉到了如下圖所示的信號(hào)。
然后,我們停止信號(hào),調(diào)節(jié)時(shí)基再將信號(hào)展開,就可以清晰的看到通道一的每個(gè)脈沖,以及那個(gè)脈寬比較大的脈沖。用戶比較好奇,為什么脈沖信號(hào)上方有比較明顯的突起,也就是過沖。實(shí)際上是因?yàn)樗?a target="_blank">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(tái)即將上市的樣機(jī),存儲(chǔ)深度要大很多,用他 開始的方法測(cè)了一下,由于存儲(chǔ)深度夠大,500ms 時(shí)基也展開后也照樣沒有失真。因此,更加驗(yàn)證了存儲(chǔ)深度的重要性。
,該用戶保存下了他所需要的波形數(shù)據(jù),滿載而歸。相信 他的問題也就解決了。
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