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示波器實操視頻之79:信號頻率穩(wěn)定度的測量

2015-09-30

  大家好,為了達到極致的用戶體驗,更好地服務于用戶,致遠電子開通了ZDS示波器用戶交流群(微信群),讓研發(fā)同事來直接面對用戶,解答用戶疑問!周工(周立功先生)也加入其中,與用戶進行親切互動,其樂融融!群中發(fā)生了一些有趣的小故事,本期視頻就和大家來分享下第一個小故事。

  故事開頭:

  微信群開通第一天,青島澳邦量器的一位許工跟我們交流說,他現(xiàn)在正在用ZDS2022示波器的硬件頻率計測量一個信號的頻率穩(wěn)定度,可是沒有得到滿意的結(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):

  第一個問題當然就是:為什么我用頻率計測量不能得出該信號的頻率穩(wěn)定度呢?回答這個問題的關(guān)鍵就是要弄清楚ZDS2022示波器的頻率計測量到底是怎么回事?

  ZDS2022示波器在測量功能中增加的硬件頻率計是根據(jù)輸入信號直接測量的,當信號頻率高時,頻率計是對一段時間內(nèi)的上升沿計數(shù),再換算到單位時間,從而得出這段時間內(nèi)的頻率值;當信號頻率低時,是測量信號的一個周期,從而得出該信號的頻率值。

  硬件頻率計的測量結(jié)果是一個數(shù)值,無法像頻率參數(shù)測量那樣得出測量的最大值、最小值和標準差等,不能很直觀得顯示信號穩(wěn)定度,但是由于硬件頻率計是硬件直接對原始信號測量,故與采樣率無關(guān),所以時基和采樣率不會影響硬件頻率計的測量精度,并且硬件頻率計測量結(jié)果會一直更新測量,與示波器的運行和停止狀態(tài)無關(guān)。

  故事高潮

  那應該如何用ZDS2022示波器對信號的頻率穩(wěn)定度進行測量呢?我們以ZDS2022示波器的Demo板上的一個抖動信號為例進行演示。

  測量信號的頻率穩(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。對于微小的波形抖動并不是任意一臺示波器都可以準確觀察到的,它至少需要兩種條件:高刷新率和示波器本身觸發(fā)抖動小。

  為什么這么說呢?首先若是刷新率很低,那么死區(qū)時間就會很大,觸發(fā)點就會少,導致樣本少,不準確。

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  圖1  高低刷新率對比

  現(xiàn)在的示波器觸發(fā)器,一般都采用模擬觸發(fā),可是這樣會造成示波器本身的觸發(fā)抖動就會很大,會覆蓋信號本身的抖動,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微小抖動。

  ZDS2022示波器擁有高達33萬次/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)抖動非常小,波形顯示穩(wěn)定性高。

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  圖3  觸發(fā)器抖動對比示意圖

  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)類型設置為上升沿觸發(fā),一鍵【Persist】開啟余輝、色溫模式,觀察下降沿的抖動情況。這樣在直觀上,就會看到非常真實的波形抖動情況。

  既然在直觀上我們看到了很明顯的抖動效果,接下來就要用事實說話了,定量地來測一測。

  ZDS2022示波器存儲深度支持手動設置功能,按下【Horiz】鍵,把儲存深度設為112Mpts,設置合適的時基。ZDS2022示波器共提供了51種參數(shù)項,且可以同時顯示24種測量結(jié)果, 全部都是基于原始采樣點測量,沒有進行數(shù)據(jù)抽樣,按下【Measure】鍵,打開參數(shù)測量功能,旋轉(zhuǎn)旋鈕B選擇頻率,短按旋鈕B選中頻率項,在主界面上您可以通過觀察測量結(jié)果的最大值和最小值,快速了解信號中可能存在的異常;觀察平均值、標準差可快速評估信號特性。

  事實上,對于高頻信號,在保證探頭衰減比、電路連接等相關(guān)設置操作正確的情況下,采用ZDS2022示波器,運用高刷新率模式,同時可設置高達112Mpts的存儲深度,仍能保持1GSa/s的采樣率,所以信號頻率測量的精度還是非常高的。

  故事結(jié)局

  經(jīng)過幾番對話之后,許工在微信中給我們發(fā)來一張圖片。

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  圖4  許工的截圖

  信號抖動很厲害,效果很直觀!許工很滿意!最后要對許工的積極配合,發(fā)給我們現(xiàn)場圖片表示感謝!


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