2018年04月05日 | 经典：示波器不为人知的12项功能

1. 协议解码

根据示波器波形显示进行串行总线手动解码既耗时又容易出错。在这一相对简单的I2C信号中，可能有问题存在。您能轻松找到这个问题吗？甚至还能说出该信号代表什么吗？要对该数据包进行手动解码，需寻找到包头、数据位及包尾。利用时钟状态（**）对所有数据信号状态（蓝色）进行对照确认，然后将其转换为十六进制数值。

图1：示波器上的I2C信号

在此将手动解码与自动解码示例进行比较。只需定义时钟和数据处于哪些通道上以及定义用于确定逻辑值（“1”和“0”）的阈值，就可以让示波器获悉正通过总线传输的协议。在一瞬间，就可对串行数据进行解码并将其显示出来，说明总线波形显示中的起始位、地址位、数据位和结束位。对I2C总线而言，地址值和数据值能够以十六进制方式显示，或以二进制方式显示。 

图2：自动I2C解码

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2. 网络分析仪

需测量回波损耗（Sdd11）或插入损耗（Sdd21），但却没有TDR或VNA，怎么办？您可用高带宽示波器进行一些近似于网络分析的测量，尽管这样做好像有些超出其使用范围，而且肯定有某些局限。传统的频率响应时间测试涉及对快脉冲的测量以及对响应FFT的查看。除这种测量外，您还可以通过一些相当基础的设置来测量回波损耗和插入损耗。

例如，一些高速标准（像PCI Express 3.0和USB 3.0）包括有这样的测量，一长串逻辑值“1”后接一长串“0”。这构成一种稳态条件或低频状态。然后，测试图案变为时钟或1010图案，又称为奈奎斯特图。对前后电压电平进行比较，得到一个标称插入损耗值。可采用更先进的技术以及自定义信号激励来提取其他详细信息。

图3：64个“1”及64个“0”后接“1010”的图形

3. 在DVD驱动器上播放影片

大型LCD屏幕还可用作什么呢？可以肯定的是，您可以在示波器上观看信号完整性分析指南，但更令人高兴的是，您还可以观看最近的电影（但是还不能观看3D视频）。

4. 滤波 

您是否需要用高带宽示波器测量低频信号但又不想有高频噪音？许多示波器都具有数字信号处理功能，可进行滤波，包括低通滤波。下一次，您想在您12GHz示波器上测量100MHz时钟时，可使用带宽限制功能，以得到更佳的信噪比和更精确的测量值。

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5. 宽带雷达测试

 数字示波器早已具备FFT功能。随着雷达和其他宽带RF系统进入数字领域，现在示波器已具备瞬态或宽频带宽RF信号分析功能。您可以对无外部降频转频器的宽带雷达、高数据速率卫星链路或跳频通信系统执行脉冲分析、数字解调和EVM测量。

图4：显示宽带雷达信号的示波器

6. 改善垂直分辨率

大部分示波器的A/D分辨率为8个比特。用不同的采集模式，可按如下所述，通过求相邻采样的平均值来提高垂直分辨率。那么，通过求平均值和采用高分辨率模式可将分辨率提高多少呢？理论上讲，增加值为0.5Log2N，其中N为相邻采样的平均数。

实际情况是，2个字节的存储深度限制了这一增加。两个字节为16位。保留其中一位作为符号位，剩余的15位用作数据数值。舍入误差使第14位和第15位成为随机值，从而使实际限值变为13位。因此，改善可从约六个有效位开始，用高度过采样时可增至约13位。 

图5：提高垂直分辨率

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7. 基于示波器的信号发生器

由于许多示波器都装有计算机I/O端口，比如USB端口或以太网端口，因此可使用这些端口来生成测试信号。只需下载合适的软件（可在许多标准机构的网站上查找到）来激活测试模式，您就拥有了一台信号发生器。

8. 测试文件

如果您想像大多数人那样在示波器上进行分析，则可能还需要有一些测试文件。了解许多集成软件分析工具中的测试报告功能，可为您节约一些时间。想要更高效，您可以通过远程控制仪表指令自动化分析和测试报告的操作。即便是基本型示波器也具备针对文件的省时功能，比如“保存全部”功能，只需按下一个按钮，即可保存截图、波形数据和设置文件。

图6：文件测试报告功能的用途

9. 智能检索

没有正确的检索工具的话，要在很长的波形记录中找到您感兴趣的事件可能会很耗时。如今，记录长度日渐超过100万数据点，要定位您的事件可能意味着需要浏览成千上万个信号活动屏。用软件搜索工具可简化对长记录的浏览。甚至有前置面板控制器，使您可快速进行缩放和平移操作，就像用DVR看视频一样。还可顺便自动标注每个定义事件的发生情况，以便在各事件之间快速移动。

图7：长数据记录中标记的用途

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10. 触发

示波器的触发功能可在信号中的正确点进行同步水平扫描，对明确的信号检定而言，是不可缺少的。触发控制器允许您稳定重复波形并捕捉单次触发波形。

在高速调试应用中，您的电路可能会工作99.999%或更长的时间。而正是.001%的时间会造成您的系统崩溃或正是您需要更详细分析波形的一部分。高级触发功能，如AB双重事件触发、窗口触发、逻辑认证等等都有助于隔离问题，速度比在采集后搜索上百万个数据样本快很多。

图8：高级触发模式可减少对长数据记录的搜索

11. 仪器的远程控制

您是否曾有过这样的经历：离开实验室之前忘记检查测量值或保存测试结果？没有特殊软件工具就无法远程访问示波器了吗？幸运地是，只需打开浏览器，输入示波器的IP地址，就可轻松接入示波器。许多示波器，甚至基本型示波器，不仅可在实验室中联网，还可设置为可在线访问的网络服务器。

图9：网络驱动示波器可通过浏览器远程访问

12. 眼图

什么是眼图？通过眼图，在高速数字设计领域工作的人士可识别多个比特相互叠加，被广为使用的图形。如何才能在不挨个查看的情况下就快速验证上百万个比特呢？在一张瞬态图中，您能大致了解会造成系统运行不可靠的时间变化、噪音、振铃和其他信号完整性的影响。大部分示波器用户都很熟悉这一工具，然而许多人并没有意识到信号处理和可视化技术方面的进步，从而加深对这一基本图形的了解。通过眼图，可基本了解电压电平和边缘速率等参数值。如果再进一步延伸这一概念，您可以用BER轮廓线（BER contours）来推断或预测误码率。下图类似眼图，但其显示的误码率为定时抖动和电压噪声的函数。

结论

示波器简单易学、容易操作，可帮助您高效工作，充分提高生产率，使您可将精力放在设计而非测量工具上。就像世上没有可作为标准的汽车司机一样，世上也没有标准的示波器用户。无论您将示波器用于广泛分析、用于滤波还是用于创建测试文件，最重要的是如何灵活操作您的示波器。