示波器在研发和生产中的应用案例

使用具有内置任意波形发生器的示波器进行激励响应测试

研发硬件设计人员使用广泛的测试与测量设备测试原型设计，示波器通常是测试发射和接收信号动态特性的核心仪器，但在不同输入信号条件下测试设计还需要一个信号源。

几乎所有电子设计都可以简化为发射电路和接收电 路。尽管设计的接收机部分在现有发射机激励下会做出正确响应，如果发射机电路生成的信号具有无法满足最低输出驱动要求的特性，将会怎样 ?“简化”发射机电路是一个值得重视的任务，目的在于生成最差特性的输出信号，以测试接收机电路在边缘输入条件下的性能。更有效的测试方法是使用任意波形发生器暂时替代设计中的发射机，以便生成十分接近输出信号复杂特性的信号。

图 1 显示的是使用 3000T, 4000 和6000 X系列示波器在通道 1 输入上捕获三个串行数据包的实例。这个复杂信号是设计中发射机的一个已知良好输出信号。

Keysight InfiniiVision 3000T, 4000 和6000 X 系列示波器可以选择配置具有任意波形生成功能的内置函数发生器，以帮助您在最严苛的输入条件下有效测试原型设计。

生成复杂波形并下载至任意波形发生器的方法有很多，其中包括在 PC 上使用离线任意波形发生器波形编辑软件构建波形。但最快速且最简单的方法是使用示波器捕获一个已知的良好波形，然后将波形输入任意波形发生器，以重新生成波形并进行修改。是德科技3000 T,4000 h和6000 系列示波器配内置任意波形发生器选件（4000和6000 X系列中的双AWG），因此向发生器 存储器中传输捕获波形的过程可以自动完成，无需使用 PC，或者将示波器波形存储为 .CSV 格式文件并导入任意波形发生器。使用是德科技系列示波器，您只需在示波器的一个输入通道捕获参考波形，然后按下Store Source to Arb ( 存储信号源至任意波形发生器 ) 功能键即可。以下是一个激励响应测量实例。

图 1: 示波器捕获的三个“良好”串行数据包

图 2 是波形从内置示波器存储器传输到任意波形发生器存储器之后的任意波形发生器编辑器截屏。将波形从示波器存储器传输到任意波形发生器存储器中只需按下屏幕图像右下方的Store Source to Arb功能键。但是，示波器捕获、放大并在屏幕上显示的波形 ( 如图 1 所示 )， 与传输到任意波形发生器波形存储器中的波形完全一致。

图 2: 将波形从示波器存储器传输到任意波形发生器存储器后 , 使用示波器的内置任意波形发生器波形编辑器

上方的蓝色轨迹表示任意波形发生器的整个波形存储器，下方蓝色轨迹显示的是部分放大的存储波形。部分放大功能可以简化使用示波器内置任意波形发生器编辑特定点的过程，例如添加和删除点或修改特定点电压 等。在本文的激励响应测量实例中，我们不需要编辑特定点。为了测试接收机在最差输入信号条件下的性能， 我们需要调整整个波形的特征。我们需要在降幅条件下测量接收机电路以测试其最低输入灵敏度，并在整个波形中添加噪声，以测试设计的噪声抗扰度。注意，我们也可以修改生成波形的频率以测试波特率灵敏度。

图 3 显示了使用示波器内置任意波形发生器生成的 降幅和加噪信号。调整信号以测试最差输入信号条件下 的设计性能十分方便。您只需选择需要的参数 ( 例如幅度 或频率 )，然后拨入不同的值，或者根据幅度设置的百分 比向整个波形添加随机噪声。

图 3: 重新生成降幅和加噪的捕获波形

示波器在生产中的应用案例

合格/不合格模板测试加速自动测试

现在，交付可靠的电子产品往往需要在自动控制模式下使用不同 信号测试产品，以确保产品符合最低内部和/或外部技术指标要 求。数字存储示波器 (DSO) 通常是用于信号参数/模拟特征测试 的主要仪器。现有DSO大多支持完全可编程，并提供IVI驱动程 序下载。手动执行的测量通常能在自动控制模式下完成。选择用 于制造测试环境的示波器时，最重要的考虑因素包括测试结果的 精度、速度和统计可靠性。

示波器在生产中的应用

一种方法是将示波器捕获的波形阵列传输到计算机以进行进一步 的数据处理，但使用示波器直接进行数据处理随后传输测试结果 的方法更为高效。大部分当今 DSO 包含内置参数测量功能，例 如上升时间、幅度和频率测量。确定数字信号是否符合最低上升 时间技术指标可能是唯一的测试要求。只需传输测得的上升时间 数值，并将结果与技术指标进行比较。

另一种自动波形测试方法是合格/不合格模板测试，如图 1 所 示。使用示波器内置模板测试功能，合格/不合格限制频带可以在示波器中设定或从外部导入。然后，示波器可以快速将捕获 的波形与限制频带(模板)进行对比。模板测试的一大优势是使用 单个模板可以测试捕获波形的多个特征。相比针对一个特定参 数(例如峰峰值电压)的测试，模板测试可以测试一个波形的整体 形状，包括Vpp、上升时间、脉宽特征以及最大允许噪声。

图1: 模板测试可以一次性测试多个波形参数，包括最大允许噪声等

并且，Keysight InfiniiVision X系列示波器模板测试功能可以以业 界最快的速度提供统计可靠的测试结果。凭借业界唯一的基于硬 件的模板测试功能，3000和4000 X系列示波器每秒钟能测试并 比较超过 20 万个波形。捕获波形可能会通过特定的模板测试， 但您如何测试100万个波形并确保统计上可靠的测试结果？这些 波形是否都能通过测试？

除了快速提供测试结果外，这些示波器还是唯一支持西格玛 质量标准的示波器。制造质量规范通常根据 6σ 标准指定，即 每 100 百万样本允许约 3 个或以下的缺陷。图 2 是捕获并比较 500万个波形之后的模板测试统计结果。在本例中，示波器探测 到6个故障，这表示它仅达到6.5σ西格玛质量标准的6.2σ。

图2: 基于硬件的模板测试可提供快速且统计可靠的测试结果，测试结果可参照6σ标准

创建合格/不合格模板有两种方法。一种方法是向示波器输入"标 准" 波形，然后设置示波器根据用户指定的时间和电压容限频带 在 "标准" 波形周围自动创建模板。这是图 1 和 2 实例中使用的方法。

另一个方法是导入根据已公布标准在 PC 上创建的多区域模板。 图3是一个使用导入ARINC 429串行总线信号模板的眼图测试实 例。ARINC 429串行总线信号常用于航空航天与国防领域。在本 例中，相当数量的脉冲未通过模板测试。

图3: 合格/不合格模板可以根据行业规范在PC上创建，并下载到示波器中