示波器可能不為人知的12項功能

　　示波器是人們設計、制造或修理電子設備不可或缺的工具。 在現今這個(gè)快節奏的世界里 ， 工程師們需要利用目前最好的工具來(lái)快速準確地解決他們所遇到的測量難題。在工程師看來(lái)，示波器是成功應對現今測量難題的關(guān)鍵所在?，F代數字示波器擁有可幫助節省時(shí)間的特性，如深存儲和一系列分析工具等，可簡(jiǎn)化高速數字設計帶來(lái)的挑戰。下文分別細數了示波器或曾不為人知的 12 項功能。

　　1. 協(xié)議解碼

　　根據示波器波形顯示進(jìn)行串行總線(xiàn)手動(dòng)解碼既耗時(shí)又容易出錯。在這一相對簡(jiǎn)單的I²C信號中，可能有問(wèn)題存在。您能輕松找到這個(gè)問(wèn)題嗎?甚至還能說(shuō)出該信號代表什么嗎?要對該數據包進(jìn)行手動(dòng)解碼，需尋找到包頭、數據位及包尾。利用時(shí)鐘狀態(tài)(黃色)對所有數據信號狀態(tài)(藍色)進(jìn)行對照確認，然后將其轉換為十六進(jìn)制數值。

　　在此將手動(dòng)解碼與自動(dòng)解碼示例進(jìn)行比較。只需定義時(shí)鐘和數據處于哪些通道上以及定義用于確定邏輯值(“1”和“0”)的閾值，就可以讓示波器獲悉正通過(guò)總線(xiàn)傳輸的協(xié)議。在一瞬間，就可對串行數據進(jìn)行解碼并將其顯示出來(lái)，說(shuō)明總線(xiàn)波形顯示中的起始位、地址位、數據位和結束位。對I2C總線(xiàn)而言，地址值和數據值能夠以十六進(jìn)制方式顯示，或以二進(jìn)制方式顯示。

　　2. 網(wǎng)絡(luò )分析儀

　　需測量回波損耗(Sdd11)或插入損耗(Sdd21)，但卻沒(méi)有TDR或VNA，怎么辦?您可用高帶寬示波器進(jìn)行一些近似于網(wǎng)絡(luò )分析的測量，盡管這樣做好像有些超出其使用范圍，而且肯定有某些局限。傳統的頻率響應時(shí)間測試涉及對快脈沖的測量以及對響應FFT的查看。除這種測量外，您還可以通過(guò)一些相當基礎的設置來(lái)測量回波損耗和插入損耗。

　　例如，一些高速標準(像PCI Express 3.0和USB 3.0)包括有這樣的測量，一長(cháng)串邏輯值“1”后接一長(cháng)串“0”。這構成一種穩態(tài)條件或低頻狀態(tài)。然后，測試圖案變?yōu)闀r(shí)鐘或1010圖案，又稱(chēng)為奈奎斯特圖。對前后電壓電平進(jìn)行比較，得到一個(gè)標稱(chēng)插入損耗值?？刹捎酶冗M(jìn)的技術(shù)以及自定義信號激勵來(lái)提取其他詳細信息。

　　3. 在DVD驅動(dòng)器上播放影片

　　大型LCD屏幕還可用作什么呢?可以肯定的是，您可以在示波器上觀(guān)看信號完整性分析指南，但更令人高興的是，您還可以觀(guān)看最近的電影(但是還不能觀(guān)看3D視頻)。

　　4. 濾波

　　您是否需要用高帶寬示波器測量低頻信號但又不想有高頻噪音?許多示波器都具有數字信號處理功能，可進(jìn)行濾波，包括低通濾波。下一次，您想在您12GHz示波器上測量100MHz時(shí)鐘時(shí)，可使用帶寬限制功能，以得到更佳的信噪比和更精確的測量值。

　　5. 寬帶雷達測試

　　數字示波器早已具備FFT功能。隨著(zhù)雷達和其他寬帶RF系統進(jìn)入數字領(lǐng)域，現在示波器已具備瞬態(tài)或寬頻帶寬RF信號分析功能。您可以對無(wú)外部降頻轉頻器的寬帶雷達、高數據速率衛星鏈路或跳頻通信系統執行脈沖分析、數字解調和EVM測量。

　　6. 改善垂直分辨率

　　大部分示波器的A/D分辨率為8個(gè)比特。用不同的采集模式，可按如下所述，通過(guò)求相鄰采樣的平均值來(lái)提高垂直分辨率。那么，通過(guò)求平均值和采用高分辨率模式可將分辨率提高多少呢?理論上講，增加值為0.5Log2N，其中N為相鄰采樣的平均數。

　　實(shí)際情況是，2個(gè)字節的存儲深度限制了這一增加。兩個(gè)字節為16位。保留其中一位作為符號位，剩余的15位用作數據數值。舍入誤差使第14位和第15位成為隨機值，從而使實(shí)際限值變?yōu)?3位。因此，改善可從約六個(gè)有效位開(kāi)始，用高度過(guò)采樣時(shí)可增至約13位。

　　7. 基于示波器的信號發(fā)生器

　　由于許多示波器都裝有計算機I/O端口，比如USB端口或以太網(wǎng)端口，因此可使用這些端口來(lái)生成測試信號。只需下載合適的軟件(可在許多標準機構的網(wǎng)站上查找到)來(lái)激活測試模式，您就擁有了一臺信號發(fā)生器。

　　8. 測試文件

　　如果您想像大多數人那樣在示波器上進(jìn)行分析，則可能還需要有一些測試文件。了解許多集成軟件分析工具中的測試報告功能，可為您節約一些時(shí)間。想要更高效，您可以通過(guò)遠程控制儀表指令自動(dòng)化分析和測試報告的操作。即便是基本型示波器也具備針對文件的省時(shí)功能，比如“保存全部”功能，只需按下一個(gè)按鈕，即可保存截圖、波形數據和設置文件。

　　9. 智能檢索

　　沒(méi)有正確的檢索工具的話(huà)，要在很長(cháng)的波形記錄中找到您感興趣的事件可能會(huì )很耗時(shí)。如今，記錄長(cháng)度日漸超過(guò)100萬(wàn)數據點(diǎn)，要定位您的事件可能意味著(zhù)需要瀏覽成千上萬(wàn)個(gè)信號活動(dòng)屏。用軟件搜索工具可簡(jiǎn)化對長(cháng)記錄的瀏覽。甚至有前置面板控制器，使您可快速進(jìn)行縮放和平移操作，就像用DVR看視頻一樣。還可順便自動(dòng)標注每個(gè)定義事件的發(fā)生情況，以便在各事件之間快速移動(dòng)。

　　10. 觸發(fā)

　　示波器的觸發(fā)功能可在信號中的正確點(diǎn)進(jìn)行同步水平掃描，對明確的信號檢定而言，是不可缺少的。觸發(fā)控制器允許您穩定重復波形并捕捉單次觸發(fā)波形。

　　在高速調試應用中，您的電路可能會(huì )工作99.999%或更長(cháng)的時(shí)間。而正是.001%的時(shí)間會(huì )造成您的系統崩潰或正是您需要更詳細分析波形的一部分。高級觸發(fā)功能，如AB雙重事件觸發(fā)、窗口觸發(fā)、邏輯認證等等都有助于隔離問(wèn)題，速度比在采集后搜索上百萬(wàn)個(gè)數據樣本快很多。

　　11. 儀器的遠程控制

　　您是否曾有過(guò)這樣的經(jīng)歷：離開(kāi)實(shí)驗室之前忘記檢查測量值或保存測試結果?沒(méi)有特殊軟件工具就無(wú)法遠程訪(fǎng)問(wèn)示波器了嗎?幸運地是，只需打開(kāi)瀏覽器，輸入示波器的IP地址，就可輕松接入示波器。許多示波器，甚至基本型示波器，不僅可在實(shí)驗室中聯(lián)網(wǎng)，還可設置為可在線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器。

　　12. 眼圖

　　什么是眼圖?通過(guò)眼圖，在高速數字設計領(lǐng)域工作的人士可識別多個(gè)比特相互疊加，被廣為使用的圖形。如何才能在不挨個(gè)查看的情況下就快速驗證上百萬(wàn)個(gè)比特呢?在一張瞬態(tài)圖中，您能大致了解會(huì )造成系統運行不可靠的時(shí)間變化、噪音、振鈴和其他信號完整性的影響。大部分示波器用戶(hù)都很熟悉這一工具，然而許多人并沒(méi)有意識到信號處理和可視化技術(shù)方面的進(jìn)步，從而加深對這一基本圖形的了解。通過(guò)眼圖，可基本了解電壓電平和邊緣速率等參數值。如果再進(jìn)一步延伸這一概念，您可以用BER輪廓線(xiàn)(BER contours)來(lái)推斷或預測誤碼率。下圖類(lèi)似眼圖，但其顯示的誤碼率為定時(shí)抖動(dòng)和電壓噪聲的函數。

　　結論

　　示波器簡(jiǎn)單易學(xué)、容易操作，可幫助您高效工作，充分提高生產(chǎn)率，使您可將精力放在設計而非測量工具上。就像世上沒(méi)有可作為標準的汽車(chē)司機一樣，世上也沒(méi)有標準的示波器用戶(hù)。無(wú)論您將示波器用于廣泛分析、用于濾波還是用于創(chuàng )建測試文件，最重要的是如何靈活操作您的示波器。