示波器波形參數測量和FFT分析

2020-12-05 電子產品世界
當示波器正確捕獲波形後，示波器可以對波形參數進行自動測量。這些波形參數主要包括下面幾個類別：

1）電壓參數/幅度參數：幅度，峰峰值，最大值，最小值，過衝，有效值等
2）時間參數：上升時間/下降時間，周期/頻率，脈衝寬度，佔空比，時間差，建立時間/保持時間等
3）眼圖參數：交叉百分比，佔空比失真，眼高，眼寬，抖動等
4）如果示波器帶有抖動分析軟體，還可以測量抖動參數，如：時間間隔誤差，周期到周期抖動，抖動成分分解（RJ,DJ,ISI,DCD,PJ）等。

本文引用地址：

http://www.eepw.com.cn/article/201701/336243.htm

下面介紹典型的電壓參數和時間參數測量。


電壓參數和時間參數測量，都需要參考點，這是測量的關鍵點之一。在示波器裡，一般稱為：Vtop和Vbase。
Vtop和Vbase的測量計算是：採用幅度統計方法。
示波器的工作過程是：先對整個屏幕進行幅度統計分析，可以得出最大電壓的位置和最小電壓的位置，然後對最大最小幅度的上面40%部分進行統計分析，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，基於我們設置的測量門限（示波器的測量門限默認是10%，50%，90%），示波器可以對電壓和時間參數進行自動測量。

圖2 幅度/最大值/最小值/峰峰值的測量


圖3 過衝的測量



圖4 上升時間/下降時間的測量



圖5 周期/頻率/脈寬/佔空比的測量



圖6 時間差/相位，建立時間和保持時間的測量


當我們想看波形的頻譜內容的時候，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點的波形轉換到N/2點的頻譜內容，轉換後的頻率範圍是：
0Hz到Fs/2（Fs是採樣頻率）
頻譜解析度或兩點之間的頻譜間隔是：Fs/N
Nyquist頻率是：Fs/2
0Hz到Fs/2的頻點是-Fs/2到0Hz頻點的鏡像，示波器忽略低於0Hz的頻點，因為這些點不能提供額外的有用信息。因此，示波器裡的N個採樣點的FFT變換結果是N/2個頻率點。

示波器使用2的冪次方進行FFT變換，所以使用的點數是小於等於存儲器中的點數，比如：存儲器中有1000個點，但是示波器僅僅使用前面的512個採樣點進行FF運算。




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