擴(kuò)展示波器用途的十大技巧

圖5：在1000秒時(shí)間內(nèi)采集到的內(nèi)部溫度(曲線F2)和振蕩器輸出頻率(曲線F1)的趨勢(shì)圖，它反映了振蕩器的熱響應(yīng)特性。

幅度調(diào)制(調(diào)幅)信號(hào)的包絡(luò)檢測(cè)方法需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行峰值檢測(cè)。峰值檢測(cè)可以通過整合絕對(duì)值數(shù)學(xué)函數(shù)和這種示波器中稱被增強(qiáng)分辨率(ERES)的數(shù)字低通濾波器來實(shí)現(xiàn)。這樣能使精確地提取調(diào)制包絡(luò)形狀變得非常容易。圖6顯示了一個(gè)例子。左上邊的曲線是待采集的調(diào)幅信號(hào)。絕對(duì)值數(shù)學(xué)函數(shù)的應(yīng)用如左下邊的曲線所示，絕對(duì)值提供全波整流效果。

圖6：從調(diào)幅信號(hào)中提取調(diào)制包絡(luò)的步驟。絕對(duì)值用于‘檢測(cè)’信號(hào)。ERES濾波可以消除高頻載波，從而產(chǎn)生干凈的調(diào)制包絡(luò)。

稀疏函數(shù)能夠有選擇地減少采集波形的采樣率，因此有助于設(shè)定作為采樣率函數(shù)的ERES低通濾波器的截止頻率。低通濾波器的截止頻率必須遠(yuǎn)小于載波頻率。

右下方格子中的曲線是輸入調(diào)幅信號(hào)的覆蓋縮放曲線，提取出的包絡(luò)顯示了該過程的保真性。接下來就可以直接對(duì)提取出的包絡(luò)進(jìn)行測(cè)量和進(jìn)一步分析。

檢測(cè)頻率、相位和脈寬調(diào)制的信號(hào)

許多中檔示波器都具有軌跡或時(shí)間趨勢(shì)功能，可以根據(jù)被測(cè)時(shí)序參數(shù)的周期性變化產(chǎn)生波形。軌跡功能在時(shí)間上與源波形是同步的，因此很容易將頻率、寬度或相位的變化與源波形關(guān)聯(lián)在一起。這樣就提供了解調(diào)調(diào)頻(FM)、調(diào)相(PM)或脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)的一種方法。圖7顯示了使用時(shí)間間隔誤差(TIE)參數(shù)的軌跡解調(diào)調(diào)相(PM)波形的一個(gè)例子。

圖7：使用TIE參數(shù)軌跡可以繪制出PM波形每個(gè)周期的瞬時(shí)相位與時(shí)間的關(guān)系圖，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)相信號(hào)的解調(diào)。

向示波器的快速傅里葉變換增加“最大值保持”功能

頻譜分析儀提供的峰值或‘最大值’保持功能在掃正弦頻率響應(yīng)測(cè)量時(shí)非常有用。大多數(shù)示波器的FFT沒有提供這個(gè)功能，但它們提供最高或最大數(shù)學(xué)函數(shù)，與FFT結(jié)合起來就可以保持FFT中每個(gè)頻率單元點(diǎn)發(fā)生的最大幅度。圖8提供了該功能的一個(gè)例子。

圖8：紅色曲線F2(中心)顯示了掃頻正弦波FFT中的每個(gè)頻率的峰值或最大值。曲線F1(底部)是沒有應(yīng)用最高或最大值的FFT。F2描述符盒子顯示了最高功能的設(shè)置。

計(jì)算單位為V2/Hz的波形功率譜密度

示波器FFT用對(duì)數(shù)形式的dBm和dBm/Hz為單位分別顯示功率譜和功率譜密度(PSD)。而諸如噪聲分析等應(yīng)用要求采用V2/Hz 或V/√ Hz等線性單位的功率譜密度。通過使用少量的FFT和重新調(diào)整數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算就可以完成線性刻度的功率譜密度測(cè)量。圖9顯示了這種測(cè)量的FFT設(shè)置。FFT輸出類型被設(shè)為平方量級(jí)，以便用垂直單位V2顯示FFT。轉(zhuǎn)換到功率譜密度要求FFT歸一化為FFT的有效分辨率帶寬，也即分辨率帶寬(Δf)和所選加權(quán)函數(shù)的有效噪聲帶寬ENBW的乘積，詳見圖9中FFT設(shè)置的報(bào)告。

圖9：曲線C1是捕獲到的頻帶受限的噪聲信號(hào)。曲線F3是線性垂直刻度單位為V2/Hz的功率譜密度。參數(shù)P7讀取功率譜密度曲線下方的面積，并與時(shí)間波形的均方值進(jìn)行比較，后者是以參數(shù)P8中的曲線C1的標(biāo)準(zhǔn)偏差平方值計(jì)算的。

這種示波器將FFT讀作峰值，因此我們還必須將這個(gè)值轉(zhuǎn)換回均方值，這意味著將所有幅度值除以2。歸一化是用重新調(diào)整數(shù)學(xué)函數(shù)完成的，在本例中是將每個(gè)FFT幅度值乘以5×10-6。結(jié)果曲線如圖9中的F3所示，讀取的功率譜密度的單位是V2/Hz。參數(shù)P2是輸入波形C1的標(biāo)準(zhǔn)偏差。這個(gè)值在參數(shù)P8中進(jìn)行了平方，是輸入信號(hào)的均方幅度。參數(shù)P7讀出功率譜密度曲線(F3)下方的面積為23.3 mV2。它也報(bào)告均方幅度——在本例中從FFT得出的值為23.28 mV2，用于確認(rèn)這個(gè)過程。