示波器波形參數測量和FFT分析

示波器波形參數測量和FFT分析

 “參數測量”是示波器分析波形的一大利器，工程師不用開啟光標就可以輕鬆得到各項參數。當示波器正確捕獲波形後，示波器可以對波形參數進行自動測量。這些波形參數主要包括下麵幾個類別：

1）電壓參數/幅度參數：幅度，峰峰值，最大值，最小值，過衝，有效值等

2）時間參數：上升時間/下降時間，周期/頻率，脈衝寬度，占空比，時間差，建立時間/保持時間等

3）眼圖參數：交叉百分比，占空比失真，眼高，眼寬，抖動等

4）如果示波器帶有抖動分析軟件，還可以測量抖動參數，如：時間間隔誤差，周期到周期抖動，抖動成分分解（RJ,DJ,ISI,DCD,PJ）等。

下麵介紹典型的電壓參數和時間參數測量。

電壓參數和時間參數測量，都需要參考點，這是測量的關鍵點之一。在示波器裏，一般稱為：Vtop和Vbase。

Vtop和Vbase的測量計算是：采用幅度統計方法。

示波器的工作過程是：先對整個屏幕進行幅度統計分析，可以得出最大電壓的位置和最小電壓的位置，然後對最大最小幅度的上麵40%部分進行統計分析，得到的平均值，此為Vtop值；對最大最小幅度的下麵40%部分進行統計分析，得到的平均值，此為Vbase值。不用統計分析中間的20%部分，防止被測波形是3態信號，而得出錯誤的結論。如圖1所示。

 

圖1示波器Vtop和Vbase參數的測量

一旦測試出Vtop和Vbase，基於欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆設置的測量門限（示波器的測量門限默認是10%，50%，90%），示波器可以對電壓和時間參數進行自動測量。

 

圖2幅度/最大值/最小值/峰峰值的測量

 

圖3過衝的測量

 

圖4上升時間/下降時間的測量

 

圖5周期/頻率/脈寬/占空比的測量

 

 

 

 

圖6時間差/相位，建立時間和保持時間的測量

 

當欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆想看波形的頻譜內容的時候，欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆可以使用示波器自帶的FFT運算功能。

示波器使用FFT，不使用DFT，因為FFT具有更快的速度。

 

 

圖7示波器FFT運算處理

示波器FFT運算是把存儲器中的N點的波形轉換到N/2點的頻譜內容，轉換後的頻率範圍是：

0Hz到Fs/2（Fs是采樣頻率）

頻譜分辨率或兩點之間的頻譜間隔是：Fs/N

Nyquist頻率是：Fs/2

0Hz到Fs/2的頻點是-Fs/2到0Hz頻點的鏡像，示波器忽略低於0Hz的頻點，因為這些點不能提供額外的有用信息。因此，示波器裏的N個采樣點的FFT變換結果是N/2個頻率點。

示波器使用2的冪次方進行FFT變換，所以使用的點數是小於等於存儲器中的點數，比如：存儲器中有1000個點，但是示波器僅僅使用前麵的512個采樣點進行FF運算。

由於示波器選擇有限的點數進行FFT運算，而FFT在原理上是盡可能采用有限長度時間記錄來近似傅式變換對整個時間的積分。在隨時間不斷重複波形時，某些波形的形狀和相位可能會引入瞬變現象，如圖8所示。

 

圖8FFT運算導致的頻譜泄流

解決這個問題的辦法是加窗處理。示波器常用的窗口函數是：漢寧窗口，平頂窗口，均勻窗口/矩形窗口。

漢寧（Hanning)窗口也叫Hann窗口，是數字信號處理中最普通的窗口之一。漢寧窗口的形狀如圖9所示。

 

 

圖9.1原始波形

 

圖9.2漢寧窗口

 

 

 

圖9.3加窗之後的時域波形

 

圖9.4加窗之後的頻譜

漢寧窗口引入的最大幅度誤差為1.5dB(16%)，這在某些應用中可能過大。窗口的形狀總是要在幅度精度與頻率分辨力之間進行折中。與其他窗口相比，漢寧窗口有良好的頻率分辨力，但幅度精度則稍微偏低一些。

如果需要較高的幅度精度，可以使用平頂窗口，其最大幅度誤差為0.1dB(1%)，但是頻率分辨力較低。圖10是平頂窗口的形狀和正弦波加窗後的頻譜。

 

圖10.1平頂窗口

 

圖10.2加窗之後的頻譜

均勻窗口/矩形窗口實際上不是真正意義上的窗口，它對所有取樣都維持不變。盡管均勻窗口/矩形窗口有可能出現嚴重泄露問題，但是在某些情況下，時間記錄中的波形在記錄的兩端的值相同，因而消除了由FFT引入的瞬變現象。這樣的波形稱為自開窗口。像偽隨機噪聲、正弦波群、脈衝和衰減的正弦波這樣一些波形，全都可能是自開窗口。更多有關示波器維修使用知識歡迎訪問西安欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆儀器維修中心網（www.ywkjt.com），歡迎留言探討。