示波器基础培圳课件

1、示波器基础示波器基础Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 1Page 2议程议程标志性指标: 带宽 采样率 存储器深度 通道数Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009按用户需要选择正确的示波器按用户需要选择正确的示波器其它重要因素： 探头 更新率 显示质量 触发 测量分析 连通性500 MHz信号信号: 50 MHz 方波方波Page 3带宽考虑带宽考虑60 MHz100 MHz350 MHzOscilloscopes BasicsAg

2、ilent Confidential October 15, 2009Page 4系统带宽系统带宽 探头是测量系统的组成部分探头是测量系统的组成部分 系统带宽包括示波器，探头和附件在内系统带宽包括示波器，探头和附件在内 高阻抗无源探头高阻抗无源探头 优点：耐用，电压范围宽，输入阻抗高，便宜，通用性好 缺点: 有限的 600MHz 带宽，高输入电容和无阻尼附件（无规定指标） 高带宽有源探头高带宽有源探头 优点：高带宽（最高可达13GHz），低信号负载，阻尼附件 （有规定指标） 缺点：不耐用，电压范围小，价格贵Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential Oct

3、ober 15, 2009Page 5多多高带宽足够？高带宽足够？ 相对上升时间的最高频率成分相对上升时间的最高频率成分 经验计算公式：经验计算公式： 确定信号最快上升时间，tr 计算信号带宽，BWsignal :BWsignal = 0.4/ tr (20% 至 80% 阈值)BWsignal = 0.5/ tr (10% 至 90% 阈值) 可能在通信标准中有所规定 10% 至 90% 阈值，还是 20% 至 80% 阈值？Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 6多多高带宽足够？高带宽足够？ （续）续）

4、计算需要的示波器带宽计算需要的示波器带宽:BWscope = 2 BWsignal (高斯频率响应示波器, 1GHz) 两个倍乘系数都产生约两个倍乘系数都产生约 3% 的测量误差的测量误差Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 7三种采样技术三种采样技术 等等效采效采样（或随机重复采样）样（或随机重复采样） 实时采样（或单次采样）实时采样（或单次采样） 顺序顺序采采样（另一种重复采样）样（另一种重复采样）Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2

5、009Page 8等效（重复）采样等效（重复）采样第一次触发第一次触发第二次触发第二次触发第三次触发第三次触发 只能用于重复性波形只能用于重复性波形 多次采集实现高分辨率多次采集实现高分辨率 采样率不是主要性能因素采样率不是主要性能因素 最高分辨率由触发硬件决定最高分辨率由触发硬件决定Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 9建造波形（等效时间）建造波形（等效时间）采集采集 #1采集采集 #2采集采集 #3采集采集 #200Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential Oct

6、ober 15, 2009Page 10实时实时（单次）采样（单次）采样 适用于重复波形和单次波形适用于重复波形和单次波形 从一次触发事件得到所有样本从一次触发事件得到所有样本 Sin(x)/x 数字滤波精确重构数字波形形状数字滤波精确重构数字波形形状 采样率必须采样率必须 = 4X BWscope Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 20091 GSa/s (SR = 2 x BW)500-MHz 示波器示波器 (1 GSa/s vs 2 GSa/s vs. 4 GSa/s)2 GSa/s (SR = 4 x BW)4 G

7、Sa/s (SR = 8 x BW)输入输入 = 100 MHz 时钟，时钟，1ns 沿速度沿速度Page 12存储器存储器的用途的用途161443 122 176 232 231 229 228示波器存储器示波器存储器 存储器中必须保存每一样本存储器中必须保存每一样本 存储器越深，保存样本越多存储器越深，保存样本越多 如果保持采样率不变，越长的捕获时间意味着必须保存越多的如果保持采样率不变，越长的捕获时间意味着必须保存越多的样本样本Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 13采样率采样率 vs. 时间时间 格

8、格100 MSa/s800 MSa/s4 GSa/s1 MSa/s以以1ms/div为例为例Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 14深存储器的潜在缺陷深存储器的潜在缺陷显示波形显示波形示波示波器死区时间器死区时间显示波形显示波形 减慢波形更新率（即采集速率）减慢波形更新率（即采集速率） 丢丢失死区时间内失死区时间内的毛刺和异的毛刺和异常信号常信号 减慢对用户输入的响应减慢对用户输入的响应Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009 增加采

9、集间增加采集间的的死区时间死区时间Page 15快波形更新率快波形更新率 MegaZoom 技术技术 - Agilent 用带有定制用带有定制 ASIC 硬件处理的深存储硬件处理的深存储器解决了更新率问题器解决了更新率问题Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009毛刺捕获概率毛刺捕获概率 = 99.1%（观察（观察 5 秒）秒） 毛刺捕获概率毛刺捕获概率 = 0.66% （ 观察观察 5 秒）秒）例例 #1: 更新率更新率 = 100 波形波形 / 秒秒 例例 #2: 更新率更新率 = 100,000 波形波形 / 秒秒

10、无毛刺无毛刺毛刺毛刺分段存储分段存储 聪明地使用存储器聪明地使用存储器 优化示波器的可用存储器优化示波器的可用存储器 只捕获重要信号活动，而不捕获空闲时间只捕获重要信号活动，而不捕获空闲时间 最适合捕获最适合捕获“突发突发”信号，例如打包的串行数据信号，例如打包的串行数据例子例子:捕获的段数捕获的段数: 1000最后段的时间标记最后段的时间标记: 127 秒秒等效存储器深度等效存储器深度: 500 MB段段 #1时间标记时间标记 = 0.0 s段段 #2时间标记时间标记 = 7.6 ms段段 #1000时间标记时间标记 = 127 sPage 16Oscilloscopes BasicsAgi

11、lent Confidential October 15, 2009Page 17显示质量显示质量Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009只有只有2级亮度的级亮度的数字示波器数字示波器传统模拟示波器传统模拟示波器有有256级亮度的级亮度的数字示波器数字示波器要示出最真实的信号模拟视图，数字示波器应具备：要示出最真实的信号模拟视图，数字示波器应具备： 快快速速波波形存储器形存储器 深存储器，性能卓绝深存储器，性能卓绝 256 级显示亮度级显示亮度 XGA 分辨率显示分辨率显示输入输入输出输出模拟模拟传感器传感器AmpDAC

12、滤波器滤波器FPGA存储器存储器PHYIC控制控制面板面板ADCI2C 时钟时钟I2C 数据数据DDRCtrl, Add,DataLVDSSPI ClkSPI InSPI OutUSB捕获、显示、测量、分析和验证遍及捕获、显示、测量、分析和验证遍及 DUT 的信号的信号并行并行并行并行模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟模拟内部内部FPGA信信号号多少通道够用多少通道够用？Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 18Page 19混合信号示波器混合信号示波器 (MSO) MSO 捕获和显示足够数量的模拟通道和数字通道捕

13、获和显示足够数量的模拟通道和数字通道 2 个或个或 4 个示波器通道与个示波器通道与 16 个数字定时通道的时间相关显示个数字定时通道的时间相关显示Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009 完全的示波器功能，易于使用完全的示波器功能，易于使用 MSO 把示波器的全部测量能力与把示波器的全部测量能力与逻辑分析仪及串行协议分析仪的逻辑分析仪及串行协议分析仪的部分能力组合到一起部分能力组合到一起Page 20触发触发Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 200

14、9基本示波器触发基本示波器触发 沿（如沿（如 CH1 上升沿）上升沿）中级示波器触发中级示波器触发 脉冲宽度（如：脉冲宽度（如：CH1 = 高高 1 s） 码型序列（如：找到码型序列（如：找到“A”，然后，然后“B”） 串行总线（如：串行总线（如：SPI 数据数据 = 1001 0011）触发同步采集和显示输入信号的特定波形部分触发同步采集和显示输入信号的特定波形部分触发触发 - MSO对对 MSO 来说，建立对模拟通道和数字通道组合的并行和序来说，建立对模拟通道和数字通道组合的并行和序列触发是极为重要的列触发是极为重要的Oscilloscopes BasicsAgilent Confiden

15、tial October 15, 2009Page 21触发触发 使用软件限定使用软件限定 InfiniiScanPage 22Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009 应用软件每秒扫描数千个采集波形应用软件每秒扫描数千个采集波形 隔离异常信号行为隔离异常信号行为 捕捕获基于硬件解获基于硬件解决方案不决方案不能发现的异常能发现的异常串行触发和解码串行触发和解码今天的大多数设计都包括串行总线通信，如： I2C SPI RS-232/UART I2S CAN LIN FlexRay USB MIL-STD 1553 PCI

16、ExpressAgilent 示波器的触发模式和解码为串行总线协议提供即时和更深入的洞察Page 23Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009测量和分析测量和分析时间光标和电压光标参数测量 上升时间, Vpp, 脉冲宽度等 测量统计波形运算 加, 减, 积分, FFT 等通过 / 失败模板测试对特定应用的一致性测试RF 域矢量信号分析 (VSA)FPGA 动态探测智能洞察并非只是波形捕获和显示智能洞察并非只是波形捕获和显示Page 24Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential Oc

17、tober 15, 2009通过通过 / 失败模板测试失败模板测试对特定应用的一致性测试对特定应用的一致性测试保存和建立文档保存和建立文档建立文档通过:USB 闪存盘基于PC的IntuiLink 软件 (通过 USB, LAN, 或 GPIB)PC 网络服务器 ( 从任何网络浏览器通过局域网)LAN 或 USB 打印机保存 / 传送图像: BMP, TIF, PNG 等格式波形数据: CSV, ASCII, BIN 等格式示波器设置测量 / 分析结果Page 25Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009IntuiLink

18、 软件软件网络服务器远地控制网络服务器远地控制Agilent 示波器示波器经济型示波器经济型示波器20MHz 200MHz1000 系列系列U1600A 系列系列手持式手持式 U2700 系列系列USBInfiniiVision 系列系列100MHz 1GHz7000 系列系列5000 系列系列6000/6000L 系列系列自自 1997 年以来增长最快的示波器公司年以来增长最快的示波器公司Infiniium 系列系列600MHz 80GHzDCA-J Series90000 系列系列 9000 系列系列Source: Prime Data 2008 Market Share AnalysisOscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009Page 26Back Up SlidesOscilloscopes Basics