看一看：数字存储示波器迎接定时和抖动的挑战

在生产设计触及快速信号而且时间紧急的情况下，工程师有准确的仪器和良好的故障排除工具是非常重要的。为迎接这类挑战，示波器生产商提供了既有高精确基本特性又有先进解决问题能力的仪器。 数字示波器的基本任务是为使用者捕捉、视察和分析信号，和提供排除故障的工具。在选择示波器时使用者要考虑触发性能、带宽、取样率和搜集存储器长度。 触发 许多高性能示波器装有触发器，能够辨别变化率、毛刺和低脉冲的问题。如果使用者处理的是高速信号，则理想的示波器可由快速事件触发。最快的触发电路可用100ps分辨率捕捉600ps的事件。 当电路情况还没有清楚时，使用非常快速的触发并将数据全部存入显示屏的长余辉图形。使用者能视察到可能引发毛病的事件类型，并设置触发去捕捉这些事件拆迁不公平到哪投诉。 如果使用者知道正常信号应有的波形，则使用者只要在信号出现异常定时特性时触发房屋改造是不是不拆迁了。 带宽和取样率 示波器带宽和取样率对精确信号捕捉是重要的。对定时丈量来说，两种特性中取样率通常更加重要。 数字示波器在1个信号周期中最少应捕捉8个样本，才能进行精确的定时丈量。精密丈量可能需要更高的比率。 前端放大器要有足够的带宽去跟踪信号的最高带宽成分。对上升时间350ps的电路来说，放大用具有350ps本征上升时间的1GHz示波器就足够了。所有时钟边沿的上升时间将会1样降落，但不会影响它们的相对定时。 应当选用更高带宽的仪器去丈量1GHz以上的噪声效应，同时应当认识更高带宽的双边沿效应。更精确的上升时间要求示波器绘制更精确的带宽，但是过份的带宽会使使用者获得毛病的结论。假定微处理器时钟正在驱动高速RAM器件的选通输入，RAM器件将对时钟边沿产生响应而不是对高频噪声产生响应。在这类情况下，电路响应受带宽限制并忽视掉很高的高频噪声。 宽带垂直噪声是边沿抖动的主要制造者，但使用者不要过份估计垂直噪声的影响，把超过被测电路和带宽的噪声影响也考虑在内。由于放大器的宽带噪声随带宽的开方值增加，使用者应保证示波器不会把噪声和抖动加入到信号中。具有500MHz至几GHz带宽的示波器只有几ps的本征噪声。 存储器深度 对复杂数据流的时钟稳定度和定时分析，示波器应当有足够的存储器在全部数据记录上保持A/D转换器的最高取样率。如果存储器不够，则必须降落A/D转换器的取样率去捕捉全部信号，或保持最高取样率而不能记录全部信号。 定时丈量 多种定时丈量都要统计数据的有效性。使用者不能只丈量1次周期至周期的变化就丈量出周期抖动。必须进行多次丈量以保证1个具有高斯散布的参数的散布范围的丈量（见附表）。这些散布需要包括多种信号定时变化由宽带噪声决定的定时丈量 。高斯散布丈量直分图事件数 时钟周期抖动（б） 100±2.1 1,000±2.9 5,000 ±3.4 10,000 ±3.5 100,000 ±4.1 1,000,000 ±4.6 5,000,000 ±5.1 参数丈量值，例如空度比误差要有1，000次丈量，获得最可能的结果是散布范围到达±2.9б。捕捉1×106次丈量可将数值范围扩大到大约9б（±4.6б）。这样的置信度要高很多，使最坏情况的电路性能得到特点化。 某些示波器触发1次只捕捉到1个参数值，即使由长的存储器去捕捉，通常只是屏幕的第1个周期。另外1些示波器触发1次可捕促到1×106以上的周期并对所有周期都作丈量。 示波器的CPU速度和RAM大小随型号的不同而不同，没有必要与价格挂钩。某些低价示波器有很高的处理能力，而某些高价的示波器的处理能力却很低。某些示波器用专用DSP去快速运行某些计算，但对另外1些计算的运行会很慢。最好在购买示波器之前，先让示波器进行特定的丈量。 先进的故障排除性能 多种先进的故障排除工具，特别是寻觅定时和抖动问题的工具，现在都装入示波器内。首先是某些示波用具有更快进入触发方式的能力，并且将数据显示成余辉图形，使用者可视察到大量事件。 某些示波器使用这些余辉图数据绘制出向量扫迹，它显示的包络是±3б或其它б值，而其它示波器可给出数据值的统计表示。它用4个数字1组来表示，使边沿的多次搜集特点化，用边沿到达的最早、最后、平均和б值来显示。 其它示波器可绘制出表示所有边沿到达时间的直方图。多峰直方图或带肩直方图表示除1项噪声之外，还有其它因素导致定时问题。 某些示波器还可作出诸如周期周期抖动、周期至下1周期的空度比变化、脉冲幅度散布等的信号参数直方图。由于直方图内容随示波器型号的不同而不同，工程师应考虑哪一种参数重要而选择1种含有这类参数的示波器。在许多情况下需要保持与时间有关的参数丈量记录。某些示波器可采取与数据搜集1样的时基作出定时参数的连贯值扫迹。 上述扫迹跟踪着信号随原始数据扫迹的定时变动。如果信号的周期、频率或空度比变化，则跟踪着抖动的扫迹可显示出随这些变化而变化的曲线（见附图）。 由于统计数据用作证实1个系统是否是处在指标之内，示波器上的抖动跟踪曲线是电路故障排除的极好工具。设计者可迅速确认被测信号的非正常部分的位置并深入寻觅失效缘由。 选择示波器 每个连续进行的项目都会遇到更快的信号和更复杂的问题，所以选择示波器的最后1个因素是要考虑到未来的利用。选择1个比目前需要的触发更快、存储能力更深和参数分析能力更强的示波器是很重要的。另外考虑示波器的设计将来能否增加分析工具和更多RAM。 当选择示波器作定时和抖动丈量时，使用者应当尽可能多地了解电路特性。在检查市售示波器的指标后，选取几种不同供应商的样品试用。花费时间用示波器作实际丈量和作故障分析是值得的，并且这可保证将来作定时和抖动分析更加精确。资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章