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如何通过示波器参数测量保证精度的?


  来源: 21IC中国电子网 时间:2018-09-06 编辑:思扬
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“参数测量”是示波器分析波形的一大利器,工程师不用开启光标就可以轻松得到各项参数。但也有工程师会有点不放心:示波器如何保证测量精度呢?本文就带你步步深入,了解示波器参数测量背后的算法。
ZDS系列示波器提供了非常丰富的测量功能,测量项目最多可达51种。工程师在使用时遇到的问题多是因为对细节及原理了解不够,下面就这些内容,带你一步一步深入挖掘,解开你的疑惑。


一、参数测量的使用方法

打开测量比较简单,记住两个要点:

1、我要测量哪个通道?

2、我要测什么?


图1 打开测量


小结:测量项目有51项之多,支持24项测量项目同屏幕显示。


二、参数测量算法分析

示波器中测量的项目大体上可分为两大类,一类与电压相关,如最大值、最小值、顶部值、底部值等。另一类与时间相关,如频率、周期、上升时间、下降时间、占空比等。顶部值、底部值是非常重要的两个测量项,是时间测量的基础。

与电压相关的测量,相对比较简单,最大值(Vmax)与最小值(Vmin)可通过遍历所有样本点求出。顶部值(Vtop)和底部值(Vbase)的求解,需要先对所有样本点进行直方图映射,然后求出现概率最大的电压值。

顶部值(Vtop):相对于波形上部的最大概率的电压,并且概率达到样本点总数的5%以上。

底部值(Vbase):相对于波形下部的最大概率的电压,并且概率达到样本点总数的5%以上。



图2 电压相关项的测量


与时间相关的测量项,需要使用顶部值(Vtop)和底部值(Vbase),然后再通过Vtop与Vbase计算出高中低三根阈值线的位置,最后求阈值线与波形的交点,可得到时间相关的测量结果,如图3所示。高中低三根阈值线的位置可调节,默认值为90%、50%、10%。



图3 时间相关项的测量


小结:有一些特殊的波形(如正弦波)会出现Vtop和Vbase求解失败(概率少于5%),此时会使用Vmax与Vmin作为新的顶部值与底部值,并且会在Vtop和Vbase的值后面,追加?号显示来表示异常,如图4所示。


图4 顶部值、底部值与最大值,最小值相同


三、测量与统计算法分析

测量与统计的原理很简单。先要理解一个概念,同一个测量项在同一次测量中可能会遇到多次,如周期,一段波形可能有N个周期。这样就出现了新的问题,周期的测量结果对应波形的哪个周期?为了解决这种不对应的问题,并让测量结果更具有意义,我们采用了统计学中的6种值来描述测量结果,分别如下:

当前值(Current):表示第一个测量值,对应图5中①的位置。

最大值(Max):表示所有测量值中的最大值,对应图5中②的位置。

关键词:示波器 测量 测试    浏览量:3915

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