数字示波器是一种常用的检测仪器，能够把肉眼无法看见的电信号转化为图画，被广泛的运用于多个范畴傍边。数字示波器在杂乱的嵌入式体系中，一般需求一起监测时域和频域中的多个信号。那么数字示波器进行多域丈量的办法是什么呢?下面小编就来为我们详细介绍一下吧。
基带数字信号、射频信号和模仿信号是彼此相关和依存的，可是根据传统的调试办法，人们常常无法描绘或捕捉它们之间的联系。选用微操控器完结的RF信号反应操控、低速串行总线、严厉的时序联系，以及RF和数字信号之间电磁搅扰等都是原型规划阶段令人头痛的问题。
一般能够运用数字示波器剖析这些信号所发生的问题，可是大多数开发人员却企图寻觅其它的仪器。虽然终究或许完结了作业，可是却花费了很多时刻，还需求非常丰富经历。将模仿信号、数字信号和RF信号的测验功用整合在一台仪器中，能够下降对不同规划项目所需求的时刻和专家经历。
本文介绍的示波器具有多个模仿通道(既可用于时域又可用于频域)和数字通道(用于逻辑剖析和协议剖析)。本文描绘怎么运用该示波器检查和调试体系中的不同信号，以及一起效果使得该体系能够正常作业的很多要害因素。
关于很多新式规划来说，频域剖析是一种要害的调试功用。可是，频域剖析有必要与时域、数字信号或逻辑通道坚持紧密的同步。频谱剖析对调试作业的价值一般取决于剖析速度(更新速度)，因而信号的捕捉和发现极富挑战性。此外，仪器还有必要具有满足高的频域和时域灵敏度，以便能够捕捉到信号，如因电磁搅扰或其它搅扰所发生的频域杂散信号等细小信号。为了取得能够用来调试支撑多种信号类型的杂乱体系的有价值信息，有必要根据时刻事情、频率事情或数字码型完结准确触发。
快速傅立叶改换
任何信号都是关于时刻和幅值的函数。因而，不只需求捕捉信号幅值，并且还要捕捉信号怎么随时刻而改变。傅立叶改换是将时域函数改换成频域频谱的首要技能。该改换能够为从某个时域波形中采样的信号给出某个时刻点的频谱快照。它使得瞬时频谱能够丈量，然后能够丈量某个信号在任何时刻的频率重量。据此，能够调查频谱随时刻而发生的改变，了解什么时分存在以及什么时分不存在搅扰，时域事情和频域事情之间是怎么相关的。
在离散傅立叶(DFT)改换中，必定数量时域信号样点被转化成必定数量的频率样点，每一个频率样点都由时域样点经过算法函数核算得出。快速傅立叶(FFT)改换是一种完结离散傅立叶改换的高效办法。该办法相似于离散傅立叶改换，能够将必定数量的离散采样改换至频域。示波器一般运用快速傅立叶改换的采样技能，将时域采样改换至频域。
大多数现代示波器完结的传统快速傅立叶改换办法存在一个约束，虽然人们只对一部分频率规模感兴趣，可是，FFT的核算进程是针对整个采样信息进行的。这种核算办法功率低下，使得整个进程速度较慢。数字下变频(DDC)处理了这一问题，其办法是将方针频带宽度下变频至基带并以较低采样率对其从头采样，完结了在小得多的记载长度上进行快速傅立叶改换。因而，其核算速度更快、愈加挨近实时功用，也具有更高灵活性。这种灵活性一般能够转变成多域调试运用中所要求的功用。除此之外，因为实践改换是在基带频率上完结的，因而，这种办法还能够完结过采样的长处。这进一步改进了在方针频带宽度上的信噪比。
因为FFT频谱发生于原始的时域信号，因而经过对同一信号进行时刻和频率上的剖析，能够取得很多的有用信息。某个信号在时域中或许是安稳和正确的，在频域剖析时能够发现噪声变大、不知道的杂散信号以及其他在时域剖析中不易发现的反常事情。在某些示波器上还能够运用时域选通剖析功用。凭借该功用，能够完结更强壮的检测功用。经过选通办法进行FFT改换或许约束在某个时刻记载的特定方位作FFT，能够在指定的时刻点调查傅立叶改换，然后有助于确认发生问题的时刻点。取得了搅扰信号的周期或频率之后，能够愈加准确、快速扫除过失或许毛病。
最终需求指出的是，不将频谱剖析约束在某个特定单一通道上一般也是非常重要的。某些情况下，事情或许影响多个通道的信号，对多个通道一起进行频谱剖析能够供给更多的测验信息。如在时刻上彼此相关的被搅扰信号和搅扰信号的频谱剖析视图能够为问题剖析供给有力依据。
动态规模
适宜地运用FFT完结信号剖析，还有必要了解示波器的动态规模。高动态规模、无杂散信号等特色关于正确地进行时域采样并将其转化至频域至关重要。示波器的动态规模不可避免地取决于示波器模数转化器(ADC)的功用及其有效位数(ENOB)。有效位数越多，动态规模越高，信噪比(SNR)越大，精度越好。抱负ADC能够将给定电压转化至2K个量化等级之一;其间，关于8位ADC，K为8，其对应的量化等级有256个。可是，ADC存在偏置差错和增益差错、非线性差错和噪声，这些均会影响其动态规模，然后，使得其有效位数由8降至4至7之间的某个值。此外，示波器也不只仅只包含一个模数转化器，它还有前端扩大器和滤波器等，这些组件都会带来噪声，进一步劣化全体ENOB.因而，为了完结可丈量动态规模的最大化，有必要归纳考虑整个信号采样链上的悉数组件。
很多示波器选用多个低速ADC的交错采样技能完结高采样率。可是，这种办法会带来交错杂散信号，以及与整个采样体系中速度最低的ADC的采样率相关的频率重量。这些频率重量及其能量进入仪器后，会构成更强、更多的杂散信号，使得针对准确频谱信息的丈量愈加困难。了解频率信号采样通道的无杂散动态规模，能够有助于取得抱负的丈量成果。
最终需求指出的是，全体灵敏度或许模仿前端扩大器的增益倍数关于频谱剖析通道处理小信号(例如，电磁搅扰所发生的那些信号)的灵敏度具有决定性效果。一些示波器的设置能够小至1mv/格。可是这些设置或许是根据扩大显现而非真实的扩大器增益，因而它们或许存在扩大差错，并且或许会减小示波器的带宽。为了调查电磁搅扰以及其它搅扰信号对带宽的或许影响，有必要将扩大器的增益下调至1mV/格。增益为1mv/格的优质扩大器能够进步对细小信号作FFT剖析时的调查才干。
触发和采样
多域调试和剖析的最终一个难点是不同域之间跨域的触发和收集机制。跨时域和频域采纳数据的才干关于在规划作业中缩小问题规模是至关重要的。
很多工程师情不自禁地倾向于运用传统的时域信号触发。这些触发信号或许包含边缘、窗口、矮脉冲(runt)和其它波形。虽然它们或许很简略设定，可是用于调查跨域问题时，根据它们的触发办法一般缺少安稳性和可重复性。根据模仿或逻辑通道的触发(例如，码型触发)，能够有助于缩小捕获某个反常的规模。串行总线协议触发也能够用于剖析例如CRC过错或数据包受损等反常事情。运用这些触发技能能够可靠地在屏幕上重现相应的过错，以进行愈加深化的剖析。选用频域视图调查受损信号或疑似搅扰信号，一般能够找出问题的原因。假如某个时钟信号的规划频率为100MHz，如存在不定期影响该时钟信号谐波频率的突发频率搅扰，则或许呈现锁存失利或许对体系的其它影响。
最终需求指出的是，选用频域调查，能够愈加简略地发现某些影响;并且某些时分这些影响只能经过频域调查才干发现。为了定位某个信号中导致体系犯错的、使宽带噪声随机变大的原因，有必要使频率模板测验，其作业的办法与大多数常见示波器的时域模板相同。假如某个频域信号进入(搅扰)该模板，则示波器能够简略地中止采样，并经过频率、时刻回放或许一起进行两者回放以解析事情、找出其根本原因。此外，这些模板也能够设置为准确的dBm条件，用于模仿EMI测验，关于模板违规事情能够做进一步剖析。
实时示波器
杂乱嵌入式体系一般存在很多的测验和调试问题。这些问题的处理要求高速、高灵敏度地同步进行时域和频域剖析。关于该使命，实时示波器渠道是一种杰出的东西。可是，所选示波器有必要具有适宜的硬件电路和相关东西，以完结适宜的多域调试。模仿通道FFT不受通道数量的约束，是一种极好的挑选。可是，它们有必要能够满足快速地进行FFT才干具有可运用性，完结过采样、进步信噪比，以到达相当于谱频剖析仪的动态规模。优秀的前端、高ENOB的A/D转化以及大动态规模十分重要，与大增益前端扩大器关于小信号丈量的重要性相似。跨域触发才干将这些功用或特色结合在一起，为处理问题和规划调试一起供给了一种更快、更简洁的办法。
