示波器波形参数测量和FFT分析

2015-12-07 20:55:13   来源:eefocus   

关键字: 示波器  波形  参数测量  FFT分析

    当示波器正确捕获波形后,示波器可以对波形参数进行自动测量。这些波形参数主要包括下面几个类别:

    1)电压参数/幅度参数:幅度,峰峰值,最大值,最小值,过冲,有效值等
    2)时间参数:上升时间/下降时间,周期/频率,脉冲宽度,占空比,时间差,建立时间/保持时间等
    3)眼图参数:交叉百分比,占空比失真,眼高,眼宽,抖动等
    4)如果示波器带有抖动分析软件,还可以测量抖动参数,如:时间间隔误差,周期到周期抖动,抖动成分分解(RJ,DJ,ISI,DCD,PJ)等。

    下面介绍典型的电压参数和时间参数测量。


    电压参数和时间参数测量,都需要参考点,这是测量的关键点之一。在示波器里,一般称为:Vtop和Vbase。
    Vtop和Vbase的测量计算是:采用幅度统计方法。
    示波器的工作过程是:先对整个屏幕进行幅度统计分析,可以得出最大电压的位置和最小电压的位置,然后对最大最小幅度的上面40%部分进行统计分析,得到的平均值,此为Vtop值;对最大最小幅度的下面40%部分进行统计分析,得到的平均值,此为Vbase值。不用统计分析中间的20%部分,防止被测波形是3态信号,而得出错误的结论。如图1所示。

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图1  示波器Vtop和Vbase参数的测量


    一旦测试出Vtop和Vbase,基于我们设置的测量门限(示波器的测量门限默认是10%,50%,90%),示波器可以对电压和时间参数进行自动测量。
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 图2   幅度/最大值/最小值/峰峰值的测量

 

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图3  过冲的测量


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图4  上升时间/下降时间的测量


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图5  周期/频率/脉宽/占空比的测量


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图6  时间差/相位,建立时间和保持时间的测量


    当我们想看波形的频谱内容的时候,我们可以使用示波器自带的FFT运算功能。
    示波器使用FFT,不使用DFT,因为FFT具有更快的速度。


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图7  示波器FFT运算处理


   示波器FFT运算是把存储器中的N点的波形转换到N/2点的频谱内容,转换后的频率范围是:
                    0Hz到Fs/2(Fs是采样频率)
     频谱分辨率或两点之间的频谱间隔是:Fs/N
     Nyquist频率是:Fs/2
    0Hz到Fs/2的频点是-Fs/2到0Hz频点的镜像,示波器忽略低于0Hz的频点,因为这些点不能提供额外的有用信息。因此,示波器里的N个采样点的FFT变换结果是N/2个频率点。

    示波器使用2的幂次方进行FFT变换,所以使用的点数是小于等于存储器中的点数,比如:存储器中有1000个点,但是示波器仅仅使用前面的512个采样点进行FF运算。

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编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/1207/article_14033.html
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