最佳示波器的三个重要的功能

最佳示波器的三个重要的功能 - Keysight InfiniiVision X 系列示波器

当今市面上有许多高品质的示波器，但是想要找出最适合您的测试需求的那一款示波器并不容易。有几个关键功能可以在调试时发挥重要作用。所以在选择示波器时，应以下列三个问题为准则 ：

我能否快速、轻松地捕获随机或偶发的信号问题？
我能否以尽量高的精度捕获信号事件？
示波器是否有足够强大的分析功能来全面表征被测器件？

如果对于以上三个问题您都不能立即给出肯定回答，那么如何相信这款示波器适合您的测试要求？您需要更深入地了解示波器，才能确定它可以快速获得测试结果，进而提高调试的效率和准确性。了解 Keysight InfiniiVision X系列示波器有助于您回答上述问题。

“带宽”是比较示波器时要关注的一个关键技术指标。首先找到带宽符合要求的示波器。然后再比较这些示波器的质量、调试功能和可提供的应用软件。

Keysight InfiniiVision 3000T X 系列示波器提供 100 MHz 到 1 GHz 的带宽选择。Keysight InfiniiVision 4000 X 系列示波器也属于同一档次，它提供 200 MHz 到 1.5 GHz 的带宽选择。这两个系列的示波器都配有一个 8 位模数转换器 (ADC)，并提供两个或四个模拟通道，另外还可选配 16 个数字通道用于分析数字数据。

Keysight InfiniiVision X 系列示波器提供了业界领先的波形捕获率，可以捕获其他示波器难以检测到的毛刺和信号异常。InfiniiVision X 系列示波器还可与非常丰富的软件选件、分析功能和各式探头配合使用，让您能够执行准确可靠、值得信赖的测量。

我们现在来深入了解一下相关的技术指标和功能，这样您就有把握对上面三个关键问题给出肯定的回答。

一 . 我能否快速、轻松地捕获随机或偶发信号问题？

您在进行调试时，最主要的目的是捕获错误和毛刺。您希望发现信号中的所有错误，确保客户挑不出任何毛病。Keysight InfiniiVision X 系列示波器的两个功能让它可以完全胜任这一要求：

• 业界最快的波形捕获率

• 极其直观的触发系统

波形捕获率

Keysight InfiniiVision X 系列示波器具有业界领先的的波形捕获率，高达 100 万个波形/秒( wfms/s)，这大大超过了业界许多示波器的捕获率。具有业界领先的的波形捕获率，高达 100 万个波形/秒( wfms/s)，这大大超过了业界许多示波器的捕获率。

我们为什么要关注这一特性？

波形捕获率越快，示波器捕获偶发事件的概率就越高。为了了解原因，您必须首先知道什么是示波器的“静寂时间”。

图 1. 示波器静寂时间和遗漏的毛刺示意图

什么叫“静寂时间”？每台示波器都有一个固有特性，叫做“静寂时间”或“死区时间”。这是示波器两次采集间隔的时间，也可以理解为示波器处理上一次采集到的波形所需的时间。在这段静寂时间内，示波器会错过所发生的一切信号活动，如图 1 所示。因此，对于您来说，静寂时间越短越好。

波形捕获率这个技术指标是指每秒采集的次数。波形捕获率越高，每秒采集的次数就越多， 静寂时间也就越短。静寂时间越短，捕获偶发事件的概率就越大。

图 2 和图 3 显示了较低的波形捕获率的示波器（例如 50,000 wfms/s）与 InfiniiVision 3000T X 示波器系列高达 100 万个波形/秒的捕获率之间的差异。捕获率较低的示波器，无法在合理的时间内捕获到偶发毛刺（图 3）。是德科技示波器能够立即捕获这些毛刺（图 2）。较低的捕获率可能会使您误认为信号没有错误，但事实却并非如此。

图 3. 波形捕获率为 50,000 wfms/s 的图中示波器没有捕获到毛刺

除了捕获毛刺外，波形捕获率越高还意味着示波器的响应速度越快。它能够显示微小的波形细节，而其他方式无法做到这一点。这些细节能够说明存在噪声和抖动，可能需要进一步分析。在图 3 中，您可以看到图中示波器遗漏了某个抖动，但是 Keysight 3000T 示波器准确捕获了它（图 2）。

触发

区域触发

如果波形捕获率足够快，捕获到了罕见事件，那么下一步就是将它们隔离。由于需要采取多个步骤进行处理、计算和猜测，因此隔离这些罕见的事件可能有一点麻烦。使用 Keysight InfiniiVision X 系列示波器的话，您只需在示波器屏幕上用手指划出一个区域即可隔离信号事件。然后，您需要选择是否让信号与这个区域相交。通过这种方式，您可以设置在罕见或复杂的事件上触发。

您还可以使用区域触发功能来隔离串行总线的各个部分。

例如，如果您看到许多 CAN 总线错误，您可以在错误的信号上画一个方框，选择必须相交， 从而把错误信号隔离出来。

图 4. 通过区域触发，您可以把与屏幕上绘出的方框相交或不相交的信号隔离开来。

图 5. 区域触发迅速隔离这个复杂毛刺

对于波形捕获率较低的示波器，您甚至可能看不到需要隔离的毛刺。如果您有幸看到罕见事件，那么只有使用复杂的高级触发才能隔离这些事件。大多数高级触发都需要在一定程度上知道您正在测试的信号和信号的形状、参数质量以及如何正确设置示波器以便进行捕获该信号。然而，在大多数情况下，要掌握毛刺信息以便设置正确的复杂高级触发可能非常困难甚至几乎没有可能。

是德科技示波器的区域触发功能是一种“傻瓜型”系统，可以快速隔离设计中的疑难信号。而波形捕获率较低的示波器没有区域触发功能。

触发准确性

除了简化区域触发之外，Keysight InfiniiVision X 系列 示波器还能以更高的时序准确性和低得多的触发抖动来定位触发点。这意味着触发点的不确定度会下降。这一点适用于示波器的所有触发功能， 包括简单易用的区域触控、脉宽触发、上升/下降时间触发和矮脉冲触发。

例如，如果您想要同步示波器的采集并显示复杂脉冲流中的脉冲，那么可以使用时间限定的脉宽触发条件。这样的话，您可以对特定脉冲执行关键时序测量。

如果您在普通示波器和 Keysight InfiniiVision X 系列示波器上都设置了这种类型的触发，是德科技示波器会将触发点精确放置在指定的触发参考位置。普通示波器系列则会将触发点放置在指定触发点之前400 ps 处。在这个示例中，它将触发点放置到边缘后的纹波上，而不是放置在上升边缘上。

如果要从这个触发点进行测量，您使用的是错误波形部分的数据。您可以在图 6 中观察到这种偏斜。

图 6. 在使用高级参数触发时，Keysight InfiniiVision X 系列 示波器将触发点将触发点准确地放置在屏幕中心。

如需测试高速信号，请选择具有准确触发功能和真正高速波形捕获率的示波器。

二. 我能否以尽量高的准确性捕获信号事件？

分段存储器

捕获脉冲或数据包信息（例如串行总线）时，您通常必须进行几百次数据包捕获。大多数示波器执行这一操作的唯一方法是缩小信号（增加时基）。这样做会同时大幅降低您的采样率，导致您捕获的数据失真，无法用于分析。另外，仅仅捕获数据而不进行分析的话，数据就毫无价值。花费大量时间进行捕获的过程可能非常繁琐。

对于串行分析而言，更高效的采集模式是使用分段存储器。InfiniiVision 示波器提供了这种模式。它可以长时间捕获串行数据包，以便您快速查看和评测自己关注的数据事件。您可以设置分段存储器来捕获所有数据包，或是只捕获指定的事件，例如特定的比特序列或包含错误的数据包。这比挖掘深存储器捕获的连续传输的串行数据包更有效率。

图 7. 使用低采样率（下）会导致严重失真 ；使用最高的采样率（上）则可以确保测量精度

图 8. 为在高采样率下捕获的每个错误数据包中的信号细节。在使用分段存储器进行串行总线解码时，您会得到一个列表视图，其中包含详细的解码信息和每个数据包的时间戳。您可以轻松点击每一行来分析数据包并进行测量。而基础示波器不支持分段存储器采集

三. 示波器是否有足够的分析功能来完全表征被测器件？

表征器件需要比基本测量功能更强大的功能。Keysight InfiniiVision X 系列示波器上的许多分析应用软件能帮助您轻松测试器件的不同部分。

模板极限测试

无论是在研发还是制造阶段，模板测试对于验证测试都很有帮助。模板测试功能可以在信号周围创建一个边界。如果信号中存在错误，则会与模板不相符，软件会收集错误（红色） 以及合格/不合格统计信息（图 9）。这种方法可以最高效地执行合格/不合格测试并确定信号是否会随时间推移出现错误。

图 9. 模板测试使长时间捕获错误的过程变得非常简单

使用 X 系列示波器时，您可以使用自动模板功能在参考信号周围创建模板，也可以根据合格/不合格技术指标上传自定义模板和行业标准模板。是德科技为许多常见的串行总线（例如 CAN 和 ARINC 429）免费提供模板样板。

此外，Keysight InfiniiVision X 系列示波器 模板极限测试功能通过硬件实现，测试速率为 280,000 wfms/s。这比其他厂商的示波器通过软件实现的模板测试快几个数量级。此外，业界很多示波器不支持任何形式的波形模板测试。

请记住 ：较快的波形捕获率能够提高示波器捕获偶发事件的概率。

硬件串行解码

Keysight InfiniiVision X 系列示波器使用硬件串行解码。其他示波器厂商普遍采用软件后期处理技术来解码串行数据包或帧。使用软件方法的话，波形和解码捕获率很低，有时甚至每秒只更新几次。如果您不得不同时分析多个串行总线或查找偶发错误，就会遇到问题。

图 10. 3000T X 系列的快速波形捕获率可以捕获 USB 总线中的错误

图 10 是 InfiniiVision X 系列示波器捕获随机和偶发 USB 误帧的实例。 显示屏上半部分显示的是“列表”格式的解码数据，波形下方是时间关联的解码迹线。所有 InfiniiVision 串行解码选件均支持列表功能。

除了硬件解码之外，InfiniiVision X 系列还提供以下串行总线分析功能 ：

• 针对某些协议的符号解码文件，有助于您理解每个数据包

• 眼图模板测试，可以表征罕见错误。我们今后将介绍CAN 眼图模板测试。敬请关注。

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频率响应分析

如果您使用了某种放大器、滤波器或电源，就必须分析器件对不同输入频率的响应。您可能会发现某个输入频率会导致器件失效。是德科技独有的频率响应分析 (FRA) 能力让您能以波特图的形式分析器件的工作状况。您可以用它来查看输入信号与输出信号的增益和相位。

图 11. 在 FRA 应用软件运行的同时，您可以查看波形发生器扫描结果（黄色）和输出响应（绿色）

FRA 应用软件使用示波器内置的波形发生器在器件输入端执行频率扫描。扫描范围和每十倍频扫描点数由用户定义。当您探测器件的输入和输出并运行扫描时，示波器会测量并计算每个频率测试点的增益和相位，并将结果绘制成波特图（图 12）。

图 12. 显示增益和相位与频率数据关系的结果波特图

通过 x 轴上的频率扫描范围和 y 轴上的增益和相位数据，您可以判断器件在某个输入频率值下是否失效。如果某个点上的波特图呈现出不符合预期的趋势，您可能需要执行进一步分析来确定原因。

应用软件套件

InfiniiVision X 系列的软件解码和高级分析选件不仅功能内容，而且经济高效。InfiniiVision 的嵌入式软件套件包括 I2C、SPI、UART、I2S 和 USB-PD 触发和解码功能以及模板测试和 FRA 应用软件。此外，InfiniiVision 软件套件还支持更多功能，让您能够全面掌握设计的情况。查看 3000T X 系列软件套件中包含哪些协议和分析选件。

混合信号示波器（MSO）

MSO 使您能够同时测量数字和模拟信号，这对于测量串行嵌入式设计和并行总线非常重要。MSO 型号具有16 个数字 1 位逻辑通道， 这些通道可以与模拟输入通道同时使用。

在测量数字总线信号时， 逻辑总线图可能会非常有帮助。InfiniiVision 示波器可以绘制逻辑总线图。逻辑总线图模式取得并行解码信息的值，并将其转换为您指定的标度和单位， 以便您直观地了解逻辑器件所输出的数据。

图 13. InfiniiVision 示波器中的紫色迹线描绘的是逻辑总线

例如，如果要监测 ADC 的并行输出，您可以使用逻辑图来验证 ADC 是否正确转换并跟踪模拟输入电压电平。图 13 中的紫色迹线就是一个例子。

Keysight InfiniiVision 示波器可以将十六进制数据转换为实际的物理值。它们通过应用用户自定义的传递函数（增益和偏置）以及温度和电阻等单位来实现转换，与手动解码和转换十六进制信息相比速度更快，也更直观。

图 14. 逻辑图右侧菜单列出了可选择的各种单位，从中可以看出您在绘制逻辑总线图时的选择范围

通过数据可以看出，Keysight InfiniiVision 3000T 和 4000 X 系列示波器使您能够做出信心十足的回答：

• 是的，我能以最快的波形捕获率和简单的区域触控功能快速、轻松地捕获随机或偶发信号问题

• 是的，我能使用分段存储器功能以最高的精度捕获信号事件

• 是的，示波器具有足够强大的分析功能，例如模板极限测试、频率响应分析、硬件串行解码和丰富的应用软件套件，能帮助我全面表征器件

在对示波器进行分析时，务必考虑整个系统以及有助于加快测试速度的功能。InfiniiVision X 系列是用于常规电子产品调试和制造验证测试的优秀解决方案。执行可信赖的测量，创造将会改变未来的设计。