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示波器不為人知的十二項(xiàng)功能
示波器是人們?cè)O(shè)計(jì),、制造或修理電子設(shè)備*的工具。在現(xiàn)今這個(gè)快節(jié)奏的世界里,，工程師們需要利用目前現(xiàn)有的工具來快速準(zhǔn)確地解決他們所遇到的測(cè)量難題,。在工程師看來，示波器是成功應(yīng)對(duì)現(xiàn)今測(cè)量難題的關(guān)鍵所在?，F(xiàn)代數(shù)字示波器擁有可幫助節(jié)省時(shí)間的特性,，如深存儲(chǔ)和一系列分析工具等,，可簡(jiǎn)化高速數(shù)字設(shè)計(jì)帶來的挑戰(zhàn)。下文分別細(xì)數(shù)了示波器或曾不為人知的12項(xiàng)功能,。
1,、協(xié)議解碼
根據(jù)示波器波形顯示進(jìn)行串行總線手動(dòng)解碼既耗時(shí)又容易出錯(cuò)。在這一相對(duì)簡(jiǎn)單的I2C信號(hào)中,，可能有問題存在,。您能輕松找到這個(gè)問題嗎？甚至還能說出該信號(hào)代表什么嗎,？要對(duì)該數(shù)據(jù)包進(jìn)行手動(dòng)解碼,，需尋找到包頭、數(shù)據(jù)位及包尾,。利用時(shí)鐘狀態(tài)（**）對(duì)所有數(shù)據(jù)信號(hào)狀態(tài)（藍(lán)色）進(jìn)行對(duì)照確認(rèn),，然后將其轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制數(shù)值。
圖1：示波器上的I2C信號(hào)
在此將手動(dòng)解碼與自動(dòng)解碼示例進(jìn)行比較,。只需定義時(shí)鐘和數(shù)據(jù)處于哪些通道上以及定義用于確定邏輯值（“1”和“0”）的閾值,，就可以讓示波器獲悉正通過總線傳輸?shù)膮f(xié)議。在一瞬間,，就可對(duì)串行數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼并將其顯示出來,，說明總線波形顯示中的起始位、地址位,、數(shù)據(jù)位和結(jié)束位,。對(duì)I2C總線而言，地址值和數(shù)據(jù)值能夠以十六進(jìn)制方式顯示,，或以二進(jìn)制方式顯示,。
圖2：自動(dòng)I2C解碼
2、網(wǎng)絡(luò)分析儀
需測(cè)量回波損耗（Sdd11）或插入損耗（Sdd21）,，但卻沒有TDR或VNA,，怎么辦？您可用高帶寬示波器進(jìn)行一些近似于網(wǎng)絡(luò)分析的測(cè)量,，盡管這樣做好 像有些超出其使用范圍,，而且肯定有某些局限。傳統(tǒng)的頻率響應(yīng)時(shí)間測(cè)試涉及對(duì)快脈沖的測(cè)量以及對(duì)響應(yīng)FFT的查看,。除這種測(cè)量外,，您還可以通過一些相當(dāng)基礎(chǔ)的設(shè)置來測(cè)量回波損耗和插入損耗。
例如,，一些高速標(biāo)準(zhǔn)（像PCI Express 3.0和USB 3.0）包括有這樣的測(cè)量,，一長(zhǎng)串邏輯值“1”后接一長(zhǎng)串“0”。這構(gòu)成一種穩(wěn)態(tài)條件或低頻狀態(tài),。然后,，測(cè)試圖案變?yōu)闀r(shí)鐘或1010圖案,，又稱為奈奎斯特圖。對(duì)前后電壓電平進(jìn)行比較,，得到一個(gè)標(biāo)稱插入損耗值,。可采用更*的技術(shù)以及自定義信號(hào)激勵(lì)來提取其他詳細(xì)信息,。
圖3：64個(gè)“1”及64個(gè)“0”后接“1010”的圖形
3,、在DVD驅(qū)動(dòng)器上播放影片
大型LCD屏幕還可用作什么呢？可以肯定的是,，您可以在示波器上觀看信號(hào)完整性分析指南,，但更令人高興的是，您還可以觀看近的電影（但是還不能觀看3D視頻）,。
4,、濾波
您是否需要用高帶寬示波器測(cè)量低頻信號(hào)但又不想有高頻噪音？許多示波器都具有數(shù)字信號(hào)處理功能,，可進(jìn)行濾波,，包括低通濾波。下一次,，您想在您12GHz示波器上測(cè)量100MHz時(shí)鐘時(shí),，可使用帶寬限制功能，以得到更佳的信噪比和更準(zhǔn)確的測(cè)量值,。
5,、寬帶雷達(dá)測(cè)試
數(shù)字示波器早已具備FFT功能。隨著雷達(dá)和其他寬帶RF系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)字領(lǐng)域,，現(xiàn)在示波器已具備瞬態(tài)或?qū)掝l帶寬RF信號(hào)分析功能,。您可以對(duì)無外部降頻轉(zhuǎn)頻器的寬帶雷達(dá)、高數(shù)據(jù)速率衛(wèi)星鏈路或跳頻通信系統(tǒng)執(zhí)行脈沖分析,、數(shù)字解調(diào)和EVM測(cè)量,。
圖4：顯示寬帶雷達(dá)信號(hào)的示波器
6,、改善垂直分辨率
大部分示波器的A/D分辨率為8個(gè)比特,。用不同的采集模式，可按如下所述,，通過求相鄰采樣的平均值來提高垂直分辨率,。那么，通過求平均值和采用高分辨率模式可將分辨率提高多少呢,？理論上講,，增加值為0.5Log2N，其中N為相鄰采樣的平均數(shù),。
實(shí)際情況是,，2個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)深度限制了這一增加,。兩個(gè)字節(jié)為16位。保留其中一位作為符號(hào)位,，剩余的15位用作數(shù)據(jù)數(shù)值,。舍入誤差使第14位和第15位成為隨機(jī)值，從而使實(shí)際限值變?yōu)?3位,。因此,，改善可從約六個(gè)有效位開始，用高度過采樣時(shí)可增至約13位,。
圖5：提高垂直分辨率
7,、基于示波器的信號(hào)發(fā)生器
由于許多示波器都裝有計(jì)算機(jī)I/O端口，比如USB端口或以太網(wǎng)端口,，因此可使用這些端口來生成測(cè)試信號(hào),。只需下載合適的軟件（可在許多標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)的網(wǎng)站上查找到）來激活測(cè)試模式，您就擁有了一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器,。
8,、測(cè)試文件
如果您想像大多數(shù)人那樣在示波器上進(jìn)行分析，則可能還需要有一些測(cè)試文件,。了解許多集成軟件分析工具中的測(cè)試報(bào)告功能,，可為您節(jié)約一些時(shí)間。想要更高效,，您可以通過遠(yuǎn)程控制儀表指令自動(dòng)化分析和測(cè)試報(bào)告的操作,。即便是基本型示波器也具備針對(duì)文件的省時(shí)功能，比如“保存全部”功能,，只需按下一個(gè)按鈕,，即可保存截圖、波形數(shù)據(jù)和設(shè)置文件,。
圖6：文件測(cè)試報(bào)告功能的用途
9,、智能檢索
沒有正確的檢索工具的話，要在很長(zhǎng)的波形記錄中找到您感興趣的事件可能會(huì)很耗時(shí),。如今,，記錄長(zhǎng)度日漸超過100萬數(shù)據(jù)點(diǎn)，要定位您的事件可能意味著需要瀏覽成千上萬個(gè)信號(hào)活動(dòng)屏,。用軟件搜索工具可簡(jiǎn)化對(duì)長(zhǎng)記錄的瀏覽,。甚至有前置面板控制器，使您可快速進(jìn)行縮放和平移操作,，就像用DVR看視頻一樣,。還可順便自動(dòng)標(biāo)注每個(gè)定義事件的發(fā)生情況，以便在各事件之間快速移動(dòng),。
圖7：長(zhǎng)數(shù)據(jù)記錄中標(biāo)記的用途
10,、觸發(fā)
示波器的觸發(fā)功能可在信號(hào)中的正確點(diǎn)進(jìn)行同步水平掃描,，對(duì)明確的信號(hào)檢定而言，是*的,。觸發(fā)控制器允許您穩(wěn)定重復(fù)波形并捕捉單次觸發(fā)波形,。
在高速調(diào)試應(yīng)用中，您的電路可能會(huì)工作99.999%或更長(zhǎng)的時(shí)間,。而正是.001%的時(shí)間會(huì)造成您的系統(tǒng)崩潰或正是您需要更詳細(xì)分析波形的一部分,。高級(jí)觸發(fā)功能，如AB雙重事件觸發(fā),、窗口觸發(fā),、邏輯認(rèn)證等等都有助于隔離問題，速度比在采集后搜索上百萬個(gè)數(shù)據(jù)樣本快很多,。
圖8：高級(jí)觸發(fā)模式可減少對(duì)長(zhǎng)數(shù)據(jù)記錄的搜索
11,、儀器的遠(yuǎn)程控制
您是否曾有過這樣的經(jīng)歷：離開實(shí)驗(yàn)室之前忘記檢查測(cè)量值或保存測(cè)試結(jié)果？沒有特殊軟件工具就無法遠(yuǎn)程訪問示波器了嗎,？幸運(yùn)地是,，只需打開瀏覽器，輸入示波器的IP地址,，就可輕松接入示波器,。許多示波器，甚至基本型示波器,，不僅可在實(shí)驗(yàn)室中聯(lián)網(wǎng),，還可設(shè)置為可在線訪問的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。
圖9：網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)示波器可通過瀏覽器遠(yuǎn)程訪問
12,、眼圖
什么是眼圖,？通過眼圖，在高速數(shù)字設(shè)計(jì)領(lǐng)域工作的人士可識(shí)別多個(gè)比特相互疊加,，被廣為使用的圖形,。如何才能在不挨個(gè)查看的情況下就快速驗(yàn)證上百萬個(gè)比特呢？
在一張瞬態(tài)圖中,，您能大致了解會(huì)造成系統(tǒng)運(yùn)行不可靠的時(shí)間變化,、噪音、振鈴和其他信號(hào)完整性的影響,。大部分示波器用戶都很熟悉這一工具,，然而許多人并沒有意識(shí)到信號(hào)處理和可視化技術(shù)方面的進(jìn)步,，從而加深對(duì)這一基本圖形的了解,。通過眼圖，可基本了解電壓電平和邊緣速率等參數(shù)值,。如果再進(jìn)一步延伸這一概念,，您可以用BER輪廓線（BER contours）來推斷或預(yù)測(cè)誤碼率,。下圖類似眼圖，但其顯示的誤碼率為定時(shí)抖動(dòng)和電壓噪聲的函數(shù),。
圖10：示波器上可看到眼圖和更多信息,。
結(jié)論
示波器簡(jiǎn)單易學(xué)、容易操作,，可幫助您高效工作,，充分提高生產(chǎn)率，使您可將精力放在設(shè)計(jì)而非測(cè)量工具上,。就像世上沒有可作為標(biāo)準(zhǔn)的汽車司機(jī)一樣,，世上也沒有標(biāo)準(zhǔn)的示波器用戶。無論您將示波器用于廣泛分析,、用于濾波還是用于創(chuàng)建測(cè)試文件,，重要的是如何靈活操作您的示波器。