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示波器-常規(guī)測(cè)量需要必備的工具
2013-03-04
幾年之前的某些"尖端"測(cè)量手段如今已成為常規(guī)方法。幾乎每個(gè)工程師都可以講述一些這樣的經(jīng)歷：他們?nèi)绾巫粉櫽捎谛盘?hào)的幾個(gè)納秒的延遲或幾乎無(wú)法察覺(jué)的瞬態(tài)而引發(fā)的問(wèn)題。在測(cè)量現(xiàn)在的電路時(shí)，必須要處理更快的信號(hào)邊緣、更高的時(shí)鐘頻率，還要處理模擬量，在數(shù)字系統(tǒng)中更是如此。同一臺(tái)示波器，早晨用于描述時(shí)序，中午可能被用于排除模擬電路的故障，到了下午則用來(lái)測(cè)量電源。所有這些都是常規(guī)測(cè)量，但是需求的變化范圍卻很大。
讓我們考察一些"常規(guī)"的測(cè)量，看它們對(duì)示波器有什么要求：
基礎(chǔ)測(cè)量："信號(hào)是否存在"，波形，振幅和頻率（或周期），噪音。
盡管現(xiàn)在的頻率范圍比過(guò)去高，多數(shù)示波器完全能夠勝任這些測(cè)量。60MHz到100MHz的帶寬就能顯示出很理想的信號(hào)邊緣和瞬態(tài)細(xì)節(jié)。
對(duì)于基礎(chǔ)測(cè)量來(lái)說(shuō)，示波器最可貴的優(yōu)點(diǎn)是容易使用。如今的數(shù)字存儲(chǔ)示波器使用了自動(dòng)化的測(cè)量方法和游標(biāo)，與網(wǎng)格線判讀的方法相比，其讀數(shù)更快捷、更精確。
數(shù)字測(cè)量：邊沿定時(shí)關(guān)系、瞬態(tài)、"單次"事件。
示波器的帶寬和采樣率對(duì)于數(shù)字測(cè)量是非常重要的。如果示波器"太慢"，則快速的邊緣跳變和過(guò)沖有可能被軟化甚至丟失。為了可靠地捕獲到不可重復(fù)的事件，示波器的采樣率（頻率）必須比被測(cè)信號(hào)的頻率高5－10倍。
數(shù)字電路測(cè)量：建立時(shí)間和保持時(shí)間，數(shù)據(jù)采集，總線故障。
數(shù)字電路測(cè)量有著與數(shù)字測(cè)量相類似的需求，不過(guò)游標(biāo)和自動(dòng)測(cè)量使得重復(fù)性的測(cè)試更加容易。為了對(duì)器件性能作出文檔說(shuō)明，常常需要波形存儲(chǔ)功能。
◆ 數(shù)字電路測(cè)量
調(diào)試樣機(jī)是每個(gè)數(shù)字設(shè)計(jì)項(xiàng)目的組成部分。有時(shí)，如果電路的運(yùn)行不穩(wěn)定，或者根本不工作，就必須確定主時(shí)鐘信號(hào)在整個(gè)系統(tǒng)中的傳送是否正確，在到達(dá)目的地時(shí)是否完好無(wú)損。通常有很多測(cè)試點(diǎn)和器件的引線需要檢查。在直觀地檢查信號(hào)的完整性時(shí)，常用的一個(gè)辦法就是測(cè)量它的頻率或振幅，或者兩者都測(cè)。
如果沒(méi)有自動(dòng)測(cè)量手段，這個(gè)過(guò)程會(huì)因過(guò)于費(fèi)時(shí)而失去了實(shí)際意義。TDS 2012這樣的自動(dòng)化數(shù)字存儲(chǔ)示波器是數(shù)字電路測(cè)量的最佳工具。
如果在設(shè)計(jì)中把敏感的模擬電路和快速的數(shù)字元件組合在一起，那么數(shù)字的開關(guān)瞬態(tài)就有可能進(jìn)入模擬電路。例如在錄像機(jī)中，這些瞬態(tài)可以疊加到視頻信號(hào)上并引起令人厭煩的畫面失真。模擬電路本身固有的噪音常常掩蓋了開關(guān)瞬態(tài)。那么瞬態(tài)是從哪兒產(chǎn)生的呢？
TDS 2012 示波器的平均（AVERAGE）方式能夠幫助你透過(guò)噪音看到令人棘手的瞬態(tài)并查明其原因。AVERAGE是獲取菜單中的一個(gè)選項(xiàng)。示波器最多可選擇128個(gè)獲取項(xiàng)，并生成一個(gè)平均的波形，只選擇能夠產(chǎn)生最佳結(jié)果的獲取數(shù)就可以了。圖2 給出了一條模擬信號(hào)線的平均視圖。原來(lái)被無(wú)關(guān)的噪音掩蔽起來(lái)的數(shù)字瞬態(tài)，現(xiàn)在很清晰地從底線突現(xiàn)出來(lái)。從瞬態(tài)的頻率和時(shí)間特征可以找到有關(guān)其來(lái)源的線索。在本案例中，兩塊電路板導(dǎo)軌相距太近，以致于將數(shù)字信號(hào)的快速前沿耦合到了模擬波形軌跡上。
在這一點(diǎn)上，主時(shí)基的位置（M Pos）應(yīng)當(dāng)為 0。然后，調(diào)整觸發(fā)電平使波形的過(guò)沖部分位于屏幕的中心。最后一步是用水平SEC/DIV調(diào)節(jié)將過(guò)沖展開。
◆ 集成電路參數(shù)測(cè)量
隨著時(shí)鐘頻率的逐年增加，邏輯器件的技術(shù)規(guī)范，建立時(shí)間和保持時(shí)間，變得更加重要。雖然制造商的數(shù)據(jù)表里提供了建立時(shí)間和保持時(shí)間參數(shù)，在電路中配置新的器件之前通常還是要對(duì)這些參數(shù)加以確認(rèn)。TDS 2012 的時(shí)間游標(biāo)簡(jiǎn)化了建立時(shí)間和保持時(shí)間的測(cè)量。
在描述器件特性時(shí)經(jīng)常需要將結(jié)果記錄在文檔中。如果在TDS 2012 上配備了接口模塊，即可通過(guò)接在并行端口的兼容打印機(jī)將波形打印出來(lái)，通過(guò)泰克的OpenChoice 軟件，示波器也可將信息發(fā)送到外接的PC計(jì)算機(jī)上或進(jìn)行更多的參數(shù)測(cè)量。此外，這種示波器還能存儲(chǔ)兩個(gè)完整的波形數(shù)據(jù)以供在任何時(shí)候重新調(diào)用和顯示。
來(lái)源：示波器 http://vntnorcwa.cn/
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