在數(shù)字電路實驗中,需要使用若干儀器、儀表觀察實驗現(xiàn)象和結(jié)果。常用的電子測量儀器有萬用表、邏輯筆、普通示波器、存儲示波器、邏輯分析儀等。萬用表和邏輯筆使用方法比較簡單,而邏輯分析儀和存儲示波器目前在數(shù)字電路教學(xué)實驗中應(yīng)用還不十分普遍。示波器是一種使用非常廣泛,且使用相對復(fù)雜的儀器。
下文將為您介紹示波器曾不為人知的12項功能。
一、協(xié)議解碼
根據(jù)示波器波形顯示進行串行總線手動解碼既耗時又容易出錯。在這一相對簡單的I2C信號中,可能有問題存在。您能輕松找到這個問題嗎?甚至還能說出該信號代表什么嗎?要對該數(shù)據(jù)包進行手動解碼,需尋找到包頭、數(shù)據(jù)位及包尾。利用時鐘狀態(tài)(**)對所有數(shù)據(jù)信號狀態(tài)(藍色)進行對照確認,然后將其轉(zhuǎn)換為十六進制數(shù)值。
在此將手動解碼與自動解碼示例進行比較。只需定義時鐘和數(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,就可對串行數(shù)據(jù)進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I2C總線而言,地址值和數(shù)據(jù)值能夠以十六進制方式顯示,或以二進制方式顯示。
二、網(wǎng)絡(luò)分析儀
需測量回波損耗(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行一些近似于網(wǎng)絡(luò)分析的測量,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)時間測試涉及對快脈沖的測量以及對響應(yīng)FFT的查看。除這種測量外,您還可以通過一些相當(dāng)基礎(chǔ)的設(shè)置來測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)包括有這樣的測量,一長串邏輯值“1”后接一長串“0”。這構(gòu)成一種穩(wěn)態(tài)條件或低頻狀態(tài)。然后,測試圖案變?yōu)闀r鐘或1010圖案,又稱為奈奎斯特圖。對前后電壓電平進行比較,得到一個標(biāo)稱插入損耗值??刹捎酶?的技術(shù)以及自定義信號激勵來提取其他詳細信息。在一篇題為“在數(shù)字存儲示波器上進行以太網(wǎng)微分回波損耗測量”的白皮書(www2.tek.com/cmswpt/tidetails.lotr?cs=wpp&ci=2748)上可找到有關(guān)某一程序的技術(shù)概覽的佳作。
三、在DVD驅(qū)動器上播放影片
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完整性分析指南,但更令人高興的是,您還可以觀看zui近的電影(但是還不能觀看3D視頻)。
四、濾波
您是否需要用高帶寬示波器測量低頻信號但又不想有高頻噪音?許多示波器都具有數(shù)字信號處理功能,可進行濾波,包括低通濾波。下一次,您想在您12GHz示波器上測量100MHz時鐘時,可使用帶寬限制功能,以得到更佳的信噪比和更的測量值。
五、寬帶雷達測試
數(shù)字示波器早已具備FFT功能。隨著雷達和其他寬帶RF系統(tǒng)進入數(shù)字領(lǐng)域,現(xiàn)在示波器已具備瞬態(tài)或?qū)掝l帶寬RF信號分析功能。您可以對無外部降頻轉(zhuǎn)頻器的寬帶雷達、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測量。
六、改善垂直分辨率
大部分示波器的A/D分辨率為8個比特。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)。
實際情況是,2個字節(jié)的存儲深度限制了這一增加。兩個字節(jié)為16位。保留其中一位作為符號位,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位成為隨機值,從而使實際限值變?yōu)?3位。因此,改善可從約六個有效位開始,用高度過采樣時可增至約13位。