如何选择一个示波器-专题三

发布者:幸福时光最新更新时间:2015-05-15 来源: ednchina关键字:示波器  存储器  远程控制 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章
该系列我们将来讨论PicoScope示波器的软件特征,例如,远程控制、FFT、数字解码和缓存大小等。

前两个系列,我介绍了PC示波器和台式之间的区别,探头的物理特性和示波器的核心参数,如模拟带宽、采样率和ADC分辨率等特性。本系列将介绍示波器的其他特征:外部触发和时钟同步,并且我会总结一下所有我讲过的东西。

一、储存深度

     数字示波器通过ADC转换器将模拟信号转换成数字信号,然后将其存储在存储器中,所以示波器的一个重要特征就是它能够储存多少样本,即缓存深度。这个参数在高速采样率下尤为重要---例如,在采样率5GS/s时, 一百万个样本(1MS)意味着能够存储200μs的数据。一般情况下,一台低价位的示波器只有很小的缓存空间。在网上你可以看到一款这样的示波器Hantek DSO5202P,采样率1GS/s 的采样率,但是只卖400美元,因为它的记录长度只有24KS而已,即只能记录24μs的数据。你也可以发现缓存更小的示波器,例如一款型号为Agilent TDS2000C的示波器就只有2.5K的缓存深度。如果你只关注触发信号,那你可以选用更小缓存的示波器。但是,当用触发也无法捕捉到一些特殊故障时,你可能就需要一个大的缓存来捕捉长时间连续信号,以便于从中查找故障。小的缓存意味着在你很难去获得你想要的信号。

     即是一些示波器声称大缓存,但是实际上,我们想要获得全部的缓存也是有困难的。PS6403D示波器是PicoTech的其中一款1GS缓存的示波器,在配套的软件上可以设置示波器的所有参数,但是该软件实际上的将驱动缓存限制在500MS左右。然而我不得不承认这真的是非常让人印象深刻的,直到存储器存满之前,一直能够保持5GS/s的采样速度,就算它建议的存储器带宽是40Gb/s!。借助于分段存储器(这个将来会介绍)我们可以用到全部的缓存,但是它不能用来捕捉一个连续的1GS大小的数据长度。

二、FFT长度

     示波器的广告总会在间接地提到它们有“频谱分析仪”的功能。事实上,示波器只是对采集到的信号进行了FFT变换。一个明显的区别是频谱分析仪有一个“中心频率”,你可以在中心频率的任意一侧测量实际带宽。通过扫描中心频率,你可以得到频域中一个非常大范围内功率图表。

     示波器的FFT的模式,没有什么类似于中心频率的东西。它测量从0Hz到某个特定的频率(这个上限频率往往是可以调节的)。这个限制往往是示波器的采样频率的一半,但是也会受示波器的模拟带宽的限制。示波器的频谱分析中有一个参数“FFT长度”,表示多少采样点被用来计算FFT。这个参数也可以用图表中 “bins”的数量(例如水平频率分辨率)表示。有些的台式示波器也许会有一个固定的FFT长度,例如只有2048个FFT长度。这个可以看得到0-100MHz 的所有频率,但是如果你想要放大观测95-98MHz这个范围频谱该怎么办呢?因为示波器实际上是从0Hz开始计算FFT,所以这个范围只能显示大约60个采样点的频谱。这就是为什么我们需要非常长的FFT长度—它允许您放大信号并观测局部信号频谱细节。你可以降低示波器的采样率,放大观测0Hz附近的频谱。当然,如果你想要精确的测量1-10kHz范围的频谱时,设置合适的采样率,让2048个采样点分布在0~20kHz附近,当你放大波形的时候你也可以得到正确的细节。这种情况下,2048个FFT长度也是没有问题的。

     另外,为了提高水平方向的细节,更长的FFT长度可以降低噪声。如果你想要把示波器来进行频谱分析,那么更长的FFT长度将助你一臂之力。就像在图1中显示的那样,是用控制板的磁性探头来进行FFT。在这里我放大了频谱的一部分,左边是2048个点的,右边有131072个点。

 

图1  不同FFT长度的频谱分析对比图

 

     选择示波器时需要注意:低端小缓存示波器往往有很短的FFT长度。当然也有一些深度缓存示波器,它们却拥有很短的FFT长度,例如Rigol DS2000DS4000DS6000,从这些型号的规格书中看出,虽然他们有131MS的缓存深度,它们只用了2048个采样点。相比之下,PC示波器是比较好的,因为它们可以在更加高性能的PC上做FFT分析,而不是仅仅局限于DSP处理器或者是一个FPGA处理器。比如说,Pico 6403D允许FFT的长度达到1,048,576个采样点。[page]

三、段存储器

     我认为示波器必须具备的一个功能就是段存储器。这就意味着你可以设定一个触发事件,连续采集多个的波形。对于一些偶发性毛刺,段存储器可以帮助您更快的找到它。

图2中显示的是PicoScope软件上的段存储器查看器,可以设置高达10,000存储段,同样Rigol DS4000和DS6000中也有该功能,它们称之为“帧”,最高记录200,000帧。一旦捕捉了一定数量的数据段/帧,你可以手动查看各个缓存,从中查找错误,或者用一些其他的功能,例如遮罩测试高亮显示各个帧/存储段中的异常数据。

图2  段存储器显示窗口

 

     有些示波器会把段存储器作为一个插件,例如,安捷伦示波器中除了3000X系列默认有段存储器的功能外,其他系列的示波器默认的没有这个功能,除非花钱额外购买段存储器插件

四、远程控制和流模式

     一个更先进的方法是用电脑来控制示波器。如果你想要把示波器用在电子产品的故障检测中,那你就需要详细了解一下示波器提供的各种功能。

PC示波器在这方面就有很大的优势,因为它本身就是用来和电脑交互的。似乎大多数主流的PC示波器供应商都提供各种语言下编程接口(API):我发现大部分PC示波器都提供了C, C#, C++, MATLAB, Python, LabVIEW和Delphi开发例程。一些不出名的PC示波器是没有API函数的,所以你要仔细核对待购买的设备是否具有该功能。

     大部分的台式示波器也有发送命令的功能,一般都会遵循一些的标准,例如VISA标准。但是,我发现这些台式示波器似乎都有一个比PC示波器更慢的接口。也许是因为,对PC示波器来说,与PC接口的是一个至关重要的功能,而台式示波器只是作为一个附加的功能。当然,这说法也不是百分之百成立的,比如说一款Teledyne LeCroy的示波器,它似乎可以提供给你一些类似于PC示波器的功能(如多重窗口)。

     除了控制示波器,另一个让人感兴趣的功能是流模式。流模式的数据是不经过示波器的缓存,而是直接地通过USB接口或以太网等PC接口传输到电脑上。与简单通过命令来控制示波器相比,这个功能更加复杂,因为想要通过USB获取更快的数据流绝非易事。但是,流模式却带来了更多有趣的特性,例如,你可以把你的示波器当作软件定义的无线电(SDR)的一部分。如果你真的想用流模式,请务必要仔细地阅读说明书上关于流模式的限制的说明。

五、串行解码

     串行解码是另一个非常有用的功能。如果你有一台数字逻辑分析仪,那么它一般都会包括串行解码的功能。但是,在示波器中,这个功能也是非常有用的。如果你要查找一个偶发的奇偶校验错误,可以用示波器上的模拟显示来观察这个错误,看看是由于信号弱导致的还是因为噪声引起的。

     虽然很多示波器都带有这样的功能,但是很多是要求你另外购买的。一般情况下, PC示波器包含该功能且不需要额外付费,而台式示波器会要求你另外付费。比如,在DS4000系列中,它要500美元,在安捷伦3000X系列中,要800美元,在泰克的3000系列中,需要1100美元。根据不同的供应商,它可能包括多个协议或者只是包括一个协议。但是如果你想要所有的协议,它的费用可能比示波器本身还要贵。一般情况下,购买一个PC逻辑分析仪会比购买一个示波器软件包还便宜。

     我选择PC示波器的另一个主要原因就是额外的功能不需要额外的费用!不用串行解码时,你也可以观察信号,看看是否有噪声。有了内置解码功能,你可以很快地辨别出错误发生的位置。我录制了一些串行解码的例子,点击链接进入http://v.youku.com/v_show/id_XODQ0Mzc2MjM2.html

六、软件特征

     我已经好几次在前面提到,你应该检查一下软件真正包括了哪些功能。你也许会惊讶地发现一些需要付费的功能—例如,有时甚至FFT的模式或是高级数学通道的功能都是需要额外付费的。

     我们常常希望能够以一个合理的价格购买示波器的所有功能。在我之前也提过,安捷伦最近就声称他们将会在一个价格里面包括所有的功能。一旦这个实现了,那么就意味着只要500到1500美元就可以买到所有协议的解码功能和所有的计算功能。庆幸的是,其他的供应商将会跟随着这个,也许最后会在购买价格里面包括这些功能。

     如果您正在考虑购买PC示波器,即是没有示波器硬件,你也可以到PicoTech的官网上免费下载和试用软件,这可以让你体验一下PicoScope软件的用户接口有多么方便。一般情况下,你都是需要考虑多长时间能够学会使用示波器的各种操作。

七、总结

     这一次,我介绍了很多功能,包括用软件来运行示波器。下一次我将会深入探讨一下示波器其他的功能,比如外部触发和时钟同步,这些会让整个专题看起来更加完善。

关键字:示波器  存储器  远程控制 引用地址:如何选择一个示波器-专题三

上一篇:如何选择一个示波器-专题四
下一篇:如何选择一个示波器-专题二

推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 22:58

汽车示波器检测汽车喷油嘴(汽油机)信号波形
汽车用的喷油嘴是个简单的电磁阀,当电磁线圈通电时,产生吸力,针阀被吸起,打开喷孔,燃油经针阀头部的轴针与喷孔之间的环形间隙高速喷出,形成雾状,利于燃烧充分。喷油器的驱动器由动力控制系统模块PCM里的一个晶体管及相应电路组成。它控制着喷油器的喷油动作。 由于喷油嘴的拆卸非常麻烦,所以在检测喷油嘴时测量波形往往能起到事半功倍的效果,下面以饱和开关型喷油驱动器为例给大家讲解一下如何用示波器测量喷油嘴波形以及波形的分析。 给示波器的通道一连接一根BNC转香蕉头线,黑色香蕉头接一个鳄鱼夹在蓄电池处搭铁接地,红色香蕉头连接一根刺针或其他可插入测试探针。将示波器通道一的通道衰减比调节至1X,垂直档位设置到10V/div,为了减少干扰可以
[测试测量]
汽车<font color='red'>示波器</font>检测汽车喷油嘴(汽油机)信号波形
基于labview的示波器控制设计
我们知道,现在的数字示波器可以准确捕获各种周期信号、非周期信号,数字示波器已成为科研实验和工程项目中各类信号采集、记录和分析的最主要 设备 之一。由于很多情况下,需要把数字示波器采集到的数据进行数据处理和分析,最终完成远程的自动测试和分析的需求。因此对示波器进行远程自动控制,实现对示波器的各项功能的自动操作和对数据的处理已成为很多科研实验和工程项目必需的环节。最近,我经常接到很多工程师的询问有关如何控制示波器的电话。下面就来谈谈计算机控制示波器的步骤和方法,并利用实例进行分析和讲解。 1. 系统硬件构架 图1 系统硬件构架图 计算机通过GPIB或 LAN(网口)与示波器建立连接来控制示波器,其系统的硬件构架图见图1。 2
[测试测量]
基于labview的<font color='red'>示波器</font>控制设计
示波器触发:常规触发何时不常规?
示波器有两种主要的触发模式:自动(AUTO)模式和常规(NORMAL)模式。不过,常规模式不是通常使用的触发模式。自动模式才是。目前所有的示波器中,默认的触发模式都是自动模式。现在示波器用户对于使用哪种触发模式有很多困惑。我们首先来定义这些术语的含义,然后讨论这些触发模式的名称来源。 自动源自英文 automatic 。在自动触发模式中,一旦满足触发条件,例如遇到上升沿,则示波器将在被测信号上触发。但是如果在预先定义的一段时间内没有发生触发条件,那么示波器将开始生成自己的自动触发--它与被测信号并不同步。这意味着当触发发生后,示波器有可能显示一片模糊的波形。因此如果默认触发模式始终是自动模式,您为什么想要看到有可能模糊不清的一片
[测试测量]
数字示波器使用及MIPI-DSI信号测量
前言 数字示波器主要用于时域波形测试,测量电压/电流随时间的变化情况,MIPI-DSI是MIPI联盟针对显示设备开发的标准接口协议,这里记录下本人学习数字示波器的使用和MIPI-DSI信号测试的一些总结。 一、示波器的主要指标 数字示波器的工作可以分为以下几个部分,对表笔采集的信号做放大和衰减,ADC对信号进行模数转换,转换后的数据存储在高速缓存中,对信号进行重建和显示。前端的放大衰减电路决定了示波器的带宽,模数转换电路决定了示波器的采样率,而高速缓存则决定了示波器的存储深度,以下对这三个指标分别说明。 1.示波器带宽 信号在电路中传输会受到电容/电感的影响,以放大电路的频域响应说明,随着输入信号频率的增加,放大器的增益在
[测试测量]
数字<font color='red'>示波器</font>使用及MIPI-DSI信号测量
普源DS70000系列数字示波器的性能及特点分析
一、普源示波器DS70000系列产品介绍: DS70000系列数字示波器是RIGOL自主研发的第七代数字示波器,充分发挥了RIGOL自主设计的“凤凰座”示波器专用芯片组卓越性能,实现了国内最高的20GSa/s采样率、4GHz实时带宽。除硬件指标的提升,DS70000系列数字示波器还提供了多种人性化设计,保证了高质量的客户体验。 二、普源示波器DS70000系列产品主要指标: 三、普源示波器DS70000系列产品特点: (1)更高带宽 更高采样 基于RIGOL自主研发的“凤凰座”示波器专用芯片组,实现了国内最高的20GSa/s采样率、4GHz实时带宽,可以更真实的还原信号,覆盖更多的应用。 (2)1M wfms/s的波形刷新
[测试测量]
示波器基础系列之九 —— 关于高压测试中电压“测不准”问
在拜访电源客户时,我们常常遇到这样一个现象:测试高压时不同品牌的示波器测试的结果差别很大。有一次对比测试中我们发现测试大约450V的MOSFET的Vds电压,三台示波器的最大差别有50V左右; 同一品牌不同型号的示波器差别也很大; 同样的示波器不同探头测量结果有时差别也很大。 对于电源客户而言,MOSFET的电压应力测试是一项关键指标,决定了电路的调试,电源的使用寿命,MOSFET器 件的选型等。客户一提起这个问题,我总说,我理解,我很理解,因为我在做电源工程师时也遇到同样的问题,也为这问题苦恼过。我记得在写测试报告时要标明是 用什么型号的示波器和什么序列号的探头测试出来的结果。但我想很多电源工程师并不理解这个问题的理论根源,常常追
[测试测量]
<font color='red'>示波器</font>基础系列之九 —— 关于高压测试中电压“测不准”问
深入分析存储器的位宽及与C的关系
一、硬件参数 1、CPU:s3c44b0x 字长32位;以字节为单位编址;数据处理支持三种数据类型:字节(8位)、半字(16位)、字(32位);存储方式有大小端之分;25根地址线。 2、存储器 Ⅰ Flash ROM: SST39VF1601 数据位宽为16位(16根数据线);20根地址线;2M(1M*16bit)。 Ⅱ SDRAM: HY57V641620HG 数据位宽为16位(16根数据线);12根地址线(行地址选择线有12根,列地址选择线有8根(12根的低8根)),2根bank选择线,总共有22根有效地址线;8M(4bank*1M*16bit)。 3、 CPU编址:以字节(8bit)为单位 存储器编址:以
[单片机]
Altera为MoSys串行高密度带宽引擎器件提供接口
2011年2月10号,北京——Altera公司(Nasdaq: ALTR)今天宣布,公司成功完成了Stratix® IV GT FPGA和MoSys的Bandwidth Engine®器件在串行存储器应用中的互操作性测试。Stratix IV GT FPGA采用了GigaChip™接口实现与MoSys带宽引擎器件的互操作性,为数据流量管理和数据包处理等100G固网应用设计人员提供了高性能、宽带存储器解决方案。通过其Stratix IV GT FPGA,Altera成为第一家为GigaChip接口提供器件支持的FPGA供应商。 Altera是MoSys GigaChip联盟的创始成员之一,该联盟的多家半导体公司一起协作,在
[嵌入式]
小广播
添点儿料...
无论热点新闻、行业分析、技术干货……
最新测试测量文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved