示波器波形參數測量和FFT分析

1）電壓參數/幅度參數：幅度，峰峰值，最大值，最小值，過(guò)沖，有效值等
2）時(shí)間參數：上升時(shí)間/下降時(shí)間，周期/頻率，脈沖寬度，占空比，時(shí)間差，建立時(shí)間/保持時(shí)間等
3）眼圖參數：交叉百分比，占空比失真，眼高，眼寬，抖動(dòng)等
4）如果示波器帶有抖動(dòng)分析軟件，還可以測量抖動(dòng)參數，如：時(shí)間間隔誤差，周期到周期抖動(dòng)，抖動(dòng)成分分解（RJ,DJ,ISI,DCD,PJ）等。

下面介紹典型的電壓參數和時(shí)間參數測量。

電壓參數和時(shí)間參數測量，都需要參考點(diǎn)，這是測量的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在示波器里，一般稱(chēng)為：Vtop和Vbase。
Vtop和Vbase的測量計算是：采用幅度統計方法。
示波器的工作過(guò)程是：先對整個(gè)屏幕進(jìn)行幅度統計分析，可以得出最大電壓的位置和最小電壓的位置，然后對最大最小幅度的上面40%部分進(jìn)行統計分析，得到的平均值，此為Vtop值；對最大最小幅度的下面40%部分進(jìn)行統計分析，得到的平均值，此為Vbase值。不用統計分析中間的20%部分，防止被測波形是3態(tài)信號，而得出錯誤的結論。如圖1所示。

圖1 示波器Vtop和Vbase參數的測量

一旦測試出Vtop和Vbase，基于我們設置的測量門(mén)限（示波器的測量門(mén)限默認是10%，50%，90%），示波器可以對電壓和時(shí)間參數進(jìn)行自動(dòng)測量。

圖2 幅度/最大值/最小值/峰峰值的測量

圖3 過(guò)沖的測量

圖4 上升時(shí)間/下降時(shí)間的測量

圖5 周期/頻率/脈寬/占空比的測量

圖6 時(shí)間差/相位，建立時(shí)間和保持時(shí)間的測量

當我們想看波形的頻譜內容的時(shí)候，我們可以使用示波器自帶的FFT運算功能。
示波器使用FFT，不使用DFT，因為FFT具有更快的速度。

圖7 示波器FFT運算處理

示波器FFT運算是把存儲器中的N點(diǎn)的波形轉換到N/2點(diǎn)的頻譜內容，轉換后的頻率范圍是：
0Hz到Fs/2（Fs是采樣頻率）
頻譜分辨率或兩點(diǎn)之間的頻譜間隔是：Fs/N
Nyquist頻率是：Fs/2
0Hz到Fs/2的頻點(diǎn)是-Fs/2到0Hz頻點(diǎn)的鏡像，示波器忽略低于0Hz的頻點(diǎn)，因為這些點(diǎn)不能提供額外的有用信息。因此，示波器里的N個(gè)采樣點(diǎn)的FFT變換結果是N/2個(gè)頻率點(diǎn)。

示波器使用2的冪次方進(jìn)行FFT變換，所以使用的點(diǎn)數是小于等于存儲器中的點(diǎn)數，比如：存儲器中有1000個(gè)點(diǎn)，但是示波器僅僅使用前面的512個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行FF運算。