示波器波形參數(shù)測量和FFT分析

1）電壓參數(shù)/幅度參數(shù)：幅度，峰峰值，最大值，最小值，過沖，有效值等
2）時(shí)間參數(shù)：上升時(shí)間/下降時(shí)間，周期/頻率，脈沖寬度，占空比，時(shí)間差，建立時(shí)間/保持時(shí)間等
3）眼圖參數(shù)：交叉百分比，占空比失真，眼高，眼寬，抖動(dòng)等
4）如果示波器帶有抖動(dòng)分析軟件，還可以測量抖動(dòng)參數(shù)，如：時(shí)間間隔誤差，周期到周期抖動(dòng)，抖動(dòng)成分分解（RJ,DJ,ISI,DCD,PJ）等。

下面介紹典型的電壓參數(shù)和時(shí)間參數(shù)測量。

電壓參數(shù)和時(shí)間參數(shù)測量，都需要參考點(diǎn)，這是測量的關(guān)鍵點(diǎn)之一。在示波器里，一般稱為：Vtop和Vbase。
Vtop和Vbase的測量計(jì)算是：采用幅度統(tǒng)計(jì)方法。
示波器的工作過程是：先對整個(gè)屏幕進(jìn)行幅度統(tǒng)計(jì)分析，可以得出最大電壓的位置和最小電壓的位置，然后對最大最小幅度的上面40%部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到的平均值，此為Vtop值；對最大最小幅度的下面40%部分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到的平均值，此為Vbase值。不用統(tǒng)計(jì)分析中間的20%部分，防止被測波形是3態(tài)信號(hào)，而得出錯(cuò)誤的結(jié)論。如圖1所示。

圖1 示波器Vtop和Vbase參數(shù)的測量

一旦測試出Vtop和Vbase，基于我們設(shè)置的測量門限（示波器的測量門限默認(rèn)是10%，50%，90%），示波器可以對電壓和時(shí)間參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)測量。

圖2 幅度/最大值/最小值/峰峰值的測量

圖3 過沖的測量

圖4 上升時(shí)間/下降時(shí)間的測量

圖5 周期/頻率/脈寬/占空比的測量

圖6 時(shí)間差/相位，建立時(shí)間和保持時(shí)間的測量

當(dāng)我們想看波形的頻譜內(nèi)容的時(shí)候，我們可以使用示波器自帶的FFT運(yùn)算功能。
示波器使用FFT，不使用DFT，因?yàn)镕FT具有更快的速度。

圖7 示波器FFT運(yùn)算處理

示波器FFT運(yùn)算是把存儲(chǔ)器中的N點(diǎn)的波形轉(zhuǎn)換到N/2點(diǎn)的頻譜內(nèi)容，轉(zhuǎn)換后的頻率范圍是：
0Hz到Fs/2（Fs是采樣頻率）
頻譜分辨率或兩點(diǎn)之間的頻譜間隔是：Fs/N
Nyquist頻率是：Fs/2
0Hz到Fs/2的頻點(diǎn)是-Fs/2到0Hz頻點(diǎn)的鏡像，示波器忽略低于0Hz的頻點(diǎn)，因?yàn)檫@些點(diǎn)不能提供額外的有用信息。因此，示波器里的N個(gè)采樣點(diǎn)的FFT變換結(jié)果是N/2個(gè)頻率點(diǎn)。

示波器使用2的冪次方進(jìn)行FFT變換，所以使用的點(diǎn)數(shù)是小于等于存儲(chǔ)器中的點(diǎn)數(shù)，比如：存儲(chǔ)器中有1000個(gè)點(diǎn)，但是示波器僅僅使用前面的512個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行FF運(yùn)算。