示波器測ipad觸屏數據線高頻長串方波脈衝變成了鋸齒波

2021-01-08 麥科信Micsig

有位深圳福田華強北的工程師是專門研發生產屏幕的,需要用示波器測量出蘋果平板電腦 ipad 給屏幕上電時的一串脈衝信號,示波器捕捉下來後,他就可以對照著模擬出這段信號。但是這位朋友測了好幾次都不成功,或者對捕捉到的信號不滿意,因此他特意帶著他的麥科信平板示波器和其他相關設備來上門諮詢了。

首先他演示了一遍他的測量方法,他一共需要測量三路信號,分別連接了示波器的三個通道。當通道三上電產生一個直流電時,通道一和通道二就會分別產生一段脈衝正負間隔並且脈寬有差異的信號,而他需要觀察的就是通道一的脈衝變化規律,以此作為依據做出模擬。

通道三產生的直流電在二點幾伏,通道一和通道二的脈衝在±500mV 以內。因此他把通道一和通道二的垂直檔位設置為了 200mV/div,通道三的垂直檔位設置為了 1V/div。接著他把示波器的時基打到了 500ms,也就是一屏幕記錄 500*14ms 的波形,既時長 7 秒的信號。

接著他將信號分別接入三個通道,然後進行上電,示波器在 500ms 時基下進入了滾屏模式,因此他可以實時看到信號的變化,當捕捉完一屏幕信號後,他按下暫停鍵,然後調節時基展開信號,觀察通道一脈衝密集處的信號。可是展開以後看到的波形卻令他大失所望,因為預期的方波都變成了鋸齒波。甚至還丟失了部分脈衝信號。

其實他的操作並沒有問題,問題出在他的操作必須要求示波器有很大的存儲深度,這樣在時基打大的時候,採樣率就不會降低太多。他這個脈衝信號一個周期實際上是在 1us 左右,也就是 1M 的頻率,此時示波器的帶寬還是滿足測量條件的,但是採樣率收到存儲深度所限,已經下降太多。理想的測量採樣率應該是在 5M/s-20M/s 左右。

這裡和分享一個基本的知識點,就是示波器的實時採樣率是 = 示波器存儲深度 ÷ 波形記錄時長,由這個公式可見,由於示波器的存儲深度是固定的,因此波形記錄時長越長,示波器的實時採樣率就越低。我們購買示波器的時候總是會看到示波器標註採樣率 1G/s 或者 2G/s,往往忽略了存儲深度這個指標,實際上在測量的過程中,如果示波器的存儲深度太低,示波器是無法保持這個標註的採樣率的。

找到了問題所在,解決起來也就容易了。首先,我們把示波器的存儲深度調到最大 28Mpts,默認是自動的。由於示波器打開了三個通道,因此每個通道分到 7Mpts。

然後通過對之前捕捉信號的整體觀察,我們將時基打到 1ms,將觸發方式設為邊沿上升觸發,觸發電平上移到 292mV,然後點擊 Single SEQ,打算採用單次觸發的方式來捕捉信號。設置好以後,進行上電,然後示波器就捕捉到了如下圖所示的信號。

然後,我們停止信號,調節時基再將信號展開,就可以清晰的看到通道一的每個脈衝,以及那個脈寬比較大的脈衝。用戶比較好奇,為什麼脈衝信號上方有比較明顯的突起,也就是過衝。實際上是因為他的接地線太長了導致的,開啟低通濾波也可以緩解這種顯示情況。

後來我們拿了臺即將上市的樣機,存儲深度要大很多,用他最開始的方法測了一下,由於存儲深度夠大,500ms 時基也展開後也照樣沒有失真。因此,更加驗證了存儲深度的重要性。

最後,該用戶保存下了他所需要的波形數據,滿載而歸。相信最後他的問題也就解決了。

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    (3)取樣示波器取樣示波器根據取樣原理將高頻信號和超高頻信號轉換為低頻離散信號,然後再用通用示波器原理顯示其波形。這樣,被測信號的周期被大大展寬,便於觀察信號的細節部分,常用於觀測300 MHz以上的高頻信號及脈衝寬度為納秒級的窄脈衝信號。目前已被數字存儲示波器或數字取樣示波器所取代。
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    一般Y軸信號放大系統的放大倍數可用y軸偏轉靈敏度旋鈕進行有級調節,而示波器Y軸方向的中心位置也可用Y軸位移旋鈕進行調節。例如調節y軸位移旋鈕到示波器y軸方向中心線表示信號0v,調節y軸信號放大系統的y軸偏轉靈敏度旋鈕到1v/div, 則0~2V的連續信號會出現在Y軸方向中心線以上2格的範圍內。(3)X軸鋸齒波發生系統。
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    因此,只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變量成正比的電壓,在y軸加上被測信號(經過比例放大或者縮小),示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。電信號中,在一段時間內與時間變量成正比的信號是鋸齒波。 示波器的基本組成框圖如圖2所示。它由示波管、Y軸系統、X軸系統、Z軸系統和電源等五部分組成。
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  • 示波器的工作原理
    1.2 示波器的基本組成   從上一小節可以看出,只要控制X軸偏轉板和Y軸偏轉板上的電壓,就能控制示波管顯示的圖形形狀。我們知道,一個電子信號是時間的函數f(t),它隨時間的變化而變化。因此,只要在示波管的X軸偏轉板上加一個與時間變量成正比的電壓,在y軸加上被測信號(經過比例放大或者縮小),示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。
  • 示波器的那些事-示波器的波形
    波的類型 您可以把大多數波分成下面幾類: 1、正弦波 2、方波和矩形波 3、鋸齒波和三角波 4、階躍和脈衝狀 5、周期信號和非周期信號鋸齒波和三角波 鋸齒波和三角波來自為線性控制電壓設計的電路,如模擬示波器的水平掃描或電視的光柵掃描。這些波電壓電平之間的跳變會以恆定速度變化。這些跳變稱為斜波。
  • 脈衝信號怎麼測量
    最常見的脈衝波是矩形波(也就是方波)。脈衝信號可以用來表示信息,也可以用來作為載波,比如脈衝調製中的脈衝編碼調製(PCM),脈衝寬度調製(PWM)等等,還可以作為各種數字電路、高性能晶片的時鐘信號。所謂脈衝信號表現在平面坐標上就是一條有無數斷點的曲線,也就是說在周期性的一些地方點的極限不存在,比如鋸齒波,也有電腦裡用到的數字電路的信號,0,1。
  • 示波器使用中的常見問題
    2)示波器沒有觸發掃描輝度合適的情況下,仍然可能出現黑屏。當示波器的觸發方式為常態(Normal),如果輸入通道沒有接入有效信號,或者接入的信號幅度沒有達到設定電平(Level),將不會引起X軸偏轉板上鋸齒波的產生。在多數情況下,螢光屏的左邊(以觀察者為基準)將會出現一個不移動的光點。但是,如果此時X軸基準位置(X_Position)不正確,將使得此光點不出現在屏幕上。
  • 示波器顯波形的原理是什麼
    我們在使用示波器的時候對於示波器顯波形原理是什麼都了解過嗎?下面小編就來為大家具體介紹一下吧。示波管是示波器的關鍵部件,當電子槍被加熱發出電子束後,經電場加速打在螢光屏上就形成一個亮點,電子束在到達螢光屏之前要經過兩對相互垂直的電偏轉板,如果沒有偏轉電場的作用,電子束將打在螢光屏的中央;如果施加了偏轉電場,電子束(亮點)的位置就會發生偏移。
  • 示波器的使用概述
    屏上水平方向和垂直方向各有多條刻度線,指示出信號波形的電壓和時間之間的關係。水平方向指示時間,垂直方向指示電壓。水平方向分為10格,垂直方向分為8格,每格又分為5份。垂直方向標有0%,10%,90%,100%等標誌,水平方向標有10%,90%標誌,供測直流電平、交流信號幅度、延遲時間等參數使用。根據被測信號在屏幕上佔的格數乘以適當的比例常數(V/DIV,TIME/DIV)能得出電壓值與時間值。