【導(dǎo)讀】示波器是人們?cè)O(shè)計(jì)、制造或修理電子設(shè)備不可或缺的工具。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最好的工具來(lái)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(lái)，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(lái)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(wèn)題存在。您能輕松找到這個(gè)問(wèn)題嗎？甚至還能說(shuō)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(guò)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(lái)，說(shuō)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
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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(méi)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(guò)一些相當(dāng)基礎(chǔ)的設(shè)置來(lái)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?？刹捎酶冗M(jìn)的技術(shù)以及自定義信號(hào)激勵(lì)來(lái)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，您還可以觀看最近的電影（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精確的測(cè)量值。
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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(wú)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(guò)求相鄰采樣的平均值來(lái)提高垂直分辨率。那么，通過(guò)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(kāi)始，用高度過(guò)采樣時(shí)可增至約13位。
圖5：提高垂直分辨率
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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(lái)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(lái)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(guò)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(méi)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(guò)100萬(wàn)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(wàn)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
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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，是不可缺少的。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(wèn)題，速度比在采集后搜索上百萬(wàn)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(guò)這樣的經(jīng)歷：離開(kāi)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(méi)有特殊軟件工具就無(wú)法遠(yuǎn)程訪問(wèn)示波器了嗎？幸運(yùn)地是，只需打開(kāi)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(wèn)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(guò)瀏覽器遠(yuǎn)程訪問(wèn)
12. 眼圖
什么是眼圖？通過(guò)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(wàn)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(méi)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(guò)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(lái)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)。
結(jié)論
