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示波器實(shí)操視頻之79:信號(hào)頻率穩(wěn)定度的測(cè)量

2015-09-30

  大家好,為了達(dá)到極致的用戶體驗(yàn),更好地服務(wù)于用戶,致遠(yuǎn)電子開(kāi)通了ZDS示波器用戶交流群(微信群),讓研發(fā)同事來(lái)直接面對(duì)用戶,解答用戶疑問(wèn)!周工(周立功先生)也加入其中,與用戶進(jìn)行親切互動(dòng),其樂(lè)融融!群中發(fā)生了一些有趣的小故事,本期視頻就和大家來(lái)分享下第一個(gè)小故事。

  故事開(kāi)頭:

  微信群開(kāi)通第一天,青島澳邦量器的一位許工跟我們交流說(shuō),他現(xiàn)在正在用ZDS2022示波器的硬件頻率計(jì)測(cè)量一個(gè)信號(hào)的頻率穩(wěn)定度,可是沒(méi)有得到滿意的結(jié)果,就冒泡提出疑惑,為了給出最專業(yè)的解答,研發(fā)同事冒泡解答。

  故事情節(jié):

  第一個(gè)問(wèn)題當(dāng)然就是:為什么我用頻率計(jì)測(cè)量不能得出該信號(hào)的頻率穩(wěn)定度呢?回答這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵就是要弄清楚ZDS2022示波器的頻率計(jì)測(cè)量到底是怎么回事?

  ZDS2022示波器在測(cè)量功能中增加的硬件頻率計(jì)是根據(jù)輸入信號(hào)直接測(cè)量的,當(dāng)信號(hào)頻率高時(shí),頻率計(jì)是對(duì)一段時(shí)間內(nèi)的上升沿計(jì)數(shù),再換算到單位時(shí)間,從而得出這段時(shí)間內(nèi)的頻率值;當(dāng)信號(hào)頻率低時(shí),是測(cè)量信號(hào)的一個(gè)周期,從而得出該信號(hào)的頻率值。

  硬件頻率計(jì)的測(cè)量結(jié)果是一個(gè)數(shù)值,無(wú)法像頻率參數(shù)測(cè)量那樣得出測(cè)量的最大值、最小值和標(biāo)準(zhǔn)差等,不能很直觀得顯示信號(hào)穩(wěn)定度,但是由于硬件頻率計(jì)是硬件直接對(duì)原始信號(hào)測(cè)量,故與采樣率無(wú)關(guān),所以時(shí)基和采樣率不會(huì)影響硬件頻率計(jì)的測(cè)量精度,并且硬件頻率計(jì)測(cè)量結(jié)果會(huì)一直更新測(cè)量,與示波器的運(yùn)行和停止?fàn)顟B(tài)無(wú)關(guān)。

  故事高潮

  那應(yīng)該如何用ZDS2022示波器對(duì)信號(hào)的頻率穩(wěn)定度進(jìn)行測(cè)量呢?我們以ZDS2022示波器的Demo板上的一個(gè)抖動(dòng)信號(hào)為例進(jìn)行演示。

  測(cè)量信號(hào)的頻率穩(wěn)定度,首先我們需要從直觀上,也就是從波形上看到頻率抖動(dòng)。對(duì)于微小的波形抖動(dòng)并不是任意一臺(tái)示波器都可以準(zhǔn)確觀察到的,它至少需要兩種條件:高刷新率和示波器本身觸發(fā)抖動(dòng)小。

  為什么這么說(shuō)呢?首先若是刷新率很低,那么死區(qū)時(shí)間就會(huì)很大,觸發(fā)點(diǎn)就會(huì)少,導(dǎo)致樣本少,不準(zhǔn)確。

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  圖1  高低刷新率對(duì)比

  現(xiàn)在的示波器觸發(fā)器,一般都采用模擬觸發(fā),可是這樣會(huì)造成示波器本身的觸發(fā)抖動(dòng)就會(huì)很大,會(huì)覆蓋信號(hào)本身的抖動(dòng),故只有具備高精度數(shù)字觸發(fā)的示波器才可能觀察到信號(hào)微小抖動(dòng)。

  ZDS2022示波器擁有高達(dá)33萬(wàn)次/秒的刷新率。

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  圖2  高刷新率原理圖

  數(shù)字觸發(fā)器使用全數(shù)字處理技術(shù),不存在物理通路,不受外在因素(器件特性、環(huán)境溫度等)影響,因此觸發(fā)抖動(dòng)非常小,波形顯示穩(wěn)定性高。

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  圖3  觸發(fā)器抖動(dòng)對(duì)比示意圖

  正好滿足上述要求。所以我們能夠給用戶提供這樣一種方法。按下【Trigger】鍵,將觸發(fā)類型設(shè)置為上升沿觸發(fā),一鍵【Persist】開(kāi)啟余輝、色溫模式,觀察下降沿的抖動(dòng)情況。這樣在直觀上,就會(huì)看到非常真實(shí)的波形抖動(dòng)情況。

  既然在直觀上我們看到了很明顯的抖動(dòng)效果,接下來(lái)就要用事實(shí)說(shuō)話了,定量地來(lái)測(cè)一測(cè)。

  ZDS2022示波器存儲(chǔ)深度支持手動(dòng)設(shè)置功能,按下【Horiz】鍵,把儲(chǔ)存深度設(shè)為112Mpts,設(shè)置合適的時(shí)基。ZDS2022示波器共提供了51種參數(shù)項(xiàng),且可以同時(shí)顯示24種測(cè)量結(jié)果, 全部都是基于原始采樣點(diǎn)測(cè)量,沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)抽樣,按下【Measure】鍵,打開(kāi)參數(shù)測(cè)量功能,旋轉(zhuǎn)旋鈕B選擇頻率,短按旋鈕B選中頻率項(xiàng),在主界面上您可以通過(guò)觀察測(cè)量結(jié)果的最大值和最小值,快速了解信號(hào)中可能存在的異常;觀察平均值、標(biāo)準(zhǔn)差可快速評(píng)估信號(hào)特性。

  事實(shí)上,對(duì)于高頻信號(hào),在保證探頭衰減比、電路連接等相關(guān)設(shè)置操作正確的情況下,采用ZDS2022示波器,運(yùn)用高刷新率模式,同時(shí)可設(shè)置高達(dá)112Mpts的存儲(chǔ)深度,仍能保持1GSa/s的采樣率,所以信號(hào)頻率測(cè)量的精度還是非常高的。

  故事結(jié)局

  經(jīng)過(guò)幾番對(duì)話之后,許工在微信中給我們發(fā)來(lái)一張圖片。

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  圖4  許工的截圖

  信號(hào)抖動(dòng)很厲害,效果很直觀!許工很滿意!最后要對(duì)許工的積極配合,發(fā)給我們現(xiàn)場(chǎng)圖片表示感謝!


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