間歇性瞬態(tài)事件和毛刺是最難解決的問(wèn)題，特別是在不了解瞬態(tài)信號(hào)的特點(diǎn)時(shí)。力科示波器包括多種工具，可以幫助您捕獲和定位這些討厭的瞬態(tài)信號(hào)。本文將重點(diǎn)介紹毛刺搜尋技術(shù)。

排除觸發(fā)

可以對(duì)周期性波形應(yīng)用排除觸發(fā)，如時(shí)鐘信號(hào)。這些波形有標(biāo)稱(chēng)的形狀，不會(huì)呈現(xiàn)出任何規(guī)律性變化。大多數(shù)瞬態(tài)信號(hào)本身會(huì)表現(xiàn)為異常定時(shí)。排除觸發(fā)的概念是測(cè)量信號(hào)的標(biāo)稱(chēng)定時(shí)，在信號(hào)超出標(biāo)稱(chēng)值范圍時(shí)觸發(fā)示波器。事實(shí)上，排除觸發(fā)實(shí)際上“埋伏著等待”事件發(fā)生。您可以把排除觸發(fā)與使用順序模式采集實(shí)現(xiàn)的快速更新速率結(jié)合起來(lái)，以每秒高達(dá)160,000次的速率捕獲間歇性異常信號(hào)。與其它老式技術(shù)相比，這可以大大提高查看信號(hào)問(wèn)題的能力，因?yàn)槔鲜郊夹g(shù)雖然觸發(fā)速度快，但捕獲的主要是“正常”形狀的信號(hào)。

圖1: 使用參數(shù)測(cè)量確定排除觸發(fā)極限。

圖1中的方波是典型的周期性時(shí)鐘波形。我們可以使用測(cè)量參數(shù)，如周期、寬度、頻率或占空比，作為排除觸發(fā)的基礎(chǔ)。在本例中，我們選擇了脈寬。我們使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)測(cè)量脈寬，確定典型波形的最大值和最小值。在圖1的實(shí)例中，標(biāo)稱(chēng)脈寬是1.25 μs，最小值是1.248584 μs，最大值是1.251525 μs。從這些數(shù)據(jù)中，可以根據(jù)脈寬設(shè)置排除觸發(fā)。如果輸入脈寬超出范圍1.24 - 1.26 μs，那么示波器將觸發(fā)。

圖2: 使用脈寬設(shè)置SMART Trigger排除觸發(fā)。

在圖2中，我們根據(jù)脈寬使用SMART Trigger®設(shè)置觸發(fā)。

如果脈寬小于1.24 μs或大于1.26 μs，那么示波器將觸發(fā)。示波器采集中將排除寬度位于標(biāo)稱(chēng)范圍內(nèi)的脈沖。圖中采集的通道2曲線(xiàn)顯示了寬度較窄的欠幅脈沖。

順序模式采集把示波器的采集存儲(chǔ)器分成最多20,000個(gè)段。每個(gè)段采集一次掃描，示波器觸發(fā)釋抑所有與采集無(wú)關(guān)的函數(shù)，直到填充完所有段。這意味著示波器能夠在采集之間實(shí)現(xiàn)的死區(qū)時(shí)間達(dá)到最小。即使在使用示波器的全部四條通道時(shí)，順序模式下的更新速率仍可以高達(dá)每秒掃描160,000次。從采集開(kāi)始直到填充順序模式緩沖器，將一直保持這種采集速率。除快速更新速率外，示波器會(huì)在每次采集中打上時(shí)戳。這告訴用戶(hù)觸發(fā)事件之間的時(shí)間間隔。在使用排除觸發(fā)時(shí)，順序模式時(shí)戳告訴毛刺之間的時(shí)間。這些信息非常重要，因?yàn)樗峁┝伺c導(dǎo)致毛刺的現(xiàn)象有關(guān)的額外信息。圖3顯示了從Timebase對(duì)話(huà)框中控制的順序模式設(shè)置。用戶(hù)可以設(shè)置采集的段數(shù)。在本例中，每個(gè)順序采集中有20個(gè)段。圖3中的順序模式采集顯示為相鄰的段。這只是從Display對(duì)話(huà)框中可以選擇的五種順序模式顯示類(lèi)型中的一種。圖4以鑲嵌格式顯示了相同的數(shù)據(jù)，在一個(gè)由多達(dá)80個(gè)段組成的數(shù)組中，它顯示了20個(gè)段。

圖3: Timebase對(duì)話(huà)框中的順序模式設(shè)置。

圖4: 在鑲嵌型畫(huà)面中顯示順序波形。

Vertical下拉菜單中Channel Status選項(xiàng)下的順序模式時(shí)戳同時(shí)提供了每個(gè)觸發(fā)事件的絕對(duì)時(shí)間和事件之間的相對(duì)時(shí)間，從圖5中可以看到這些時(shí)間。在這個(gè)圖中，瞬態(tài)事件之間的時(shí)間是0.65秒到2秒以上。

基于寬度、周期、頻率或占空比等信號(hào)定時(shí)的排除觸發(fā)為確定毛刺和其它異常信號(hào)提供了快捷的方式。如前所述，它只能應(yīng)用到周期性波形上，如時(shí)鐘。對(duì)比較通用的波形類(lèi)型，可以結(jié)合使用Track數(shù)學(xué)函數(shù)和長(zhǎng)存儲(chǔ)器，捕獲、定位和分離波形毛刺。

參數(shù)追蹤函數(shù)

數(shù)學(xué)追蹤函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)波形，顯示在時(shí)間上與源波形同步的參數(shù)值歷史。圖6顯示了脈寬的追蹤函數(shù)(下面的曲線(xiàn))及源波形。追蹤波形的垂直標(biāo)度是脈寬，單位為ns。注意，追蹤幅度變化在時(shí)間上與源波形變化同步。

可以從示波器140多個(gè)參數(shù)的任何一個(gè)參數(shù)中創(chuàng)建追蹤函數(shù)。

圖5: 觸發(fā)時(shí)戳畫(huà)面，顯示瞬態(tài)事件之間的時(shí)間。

使用追蹤函數(shù)的最佳方式是把它應(yīng)用到長(zhǎng)記錄中，使用追蹤函數(shù)找到異常波形或毛刺。

圖6: 脈寬追蹤函數(shù)及其源波形實(shí)例。

圖7: 使用追蹤函數(shù)定位長(zhǎng)數(shù)據(jù)記錄中的毛刺。

在圖7中，下面的曲線(xiàn)是寬度追蹤圖。垂直尖峰表示寬度值較低。尖峰的位置在時(shí)間上與數(shù)據(jù)記錄中發(fā)生的窄毛刺相關(guān)。由于記錄中有326,000個(gè)脈沖，因此能夠定位單個(gè)異常波形是一個(gè)明確的優(yōu)勢(shì)。如果我們?yōu)橥ǖ?創(chuàng)建一條縮放曲線(xiàn)，使用Multi-Zoom在追蹤的尖峰周?chē)鷶U(kuò)展，我們可以看到瞬態(tài)信號(hào)。圖8顯示了這一過(guò)程。

如果毛刺只在長(zhǎng)間隔上發(fā)生，那么自動(dòng)完成這一過(guò)程有很大的優(yōu)勢(shì)?？梢圆捎没趨?shù)極限的通過(guò)/失敗測(cè)試，停止示波器，或存儲(chǔ)包含毛刺的任何波形。通過(guò)/失敗測(cè)試位于Analysis下拉菜單下。根據(jù)已知的標(biāo)稱(chēng)脈沖參數(shù)特點(diǎn)，用戶(hù)可以設(shè)置排除所有標(biāo)稱(chēng)脈沖的極限。如果發(fā)生毛刺，那么示波器可以采取5種措施中的任意一種措施，包括停止采集、保存當(dāng)前采集、發(fā)出聲音警報(bào)、或打印截圖(包括發(fā)送電子郵件)。在本例中，我們把測(cè)試條件Q1設(shè)置為脈寬小于等于1.24 μs時(shí)為真。我們把測(cè)試條件Q2設(shè)置為在脈寬大于等于1.26 μs時(shí)為真。如圖9所示，在脈寬超出范圍1.24 - 1.26 μs時(shí)，實(shí)際測(cè)試會(huì)停止。在啟動(dòng)通過(guò)/失敗測(cè)試時(shí)，示波器將運(yùn)行，而不必監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集。它將自動(dòng)記錄滿(mǎn)足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的所有毛刺。根據(jù)參數(shù)極限、雙極限或模板，最多可以使用8個(gè)測(cè)試條件。這些測(cè)試條件可以采用各種邏輯組合，實(shí)現(xiàn)非常強(qiáng)大的功能。

圖8: 使用Multi-Zoom定位和分離毛刺。

直方圖

被測(cè)參數(shù)的直方圖提供了“毛刺”現(xiàn)象的統(tǒng)計(jì)視圖。直方圖可以提供與毛刺發(fā)生數(shù)量、大小和頻率有關(guān)的信息。在圖10中，我們使用脈寬的直方圖，分析采集的所有脈沖的寬度。我們使用相同的通過(guò)/失敗標(biāo)準(zhǔn)(1.24 μs<寬度< 1.26 μs)。我們?cè)O(shè)置了直方圖專(zhuān)用參數(shù)，獲得中間值、標(biāo)準(zhǔn)偏差、范圍及發(fā)生頻率最高的寬度值(X@Peak)。

圖9: 通過(guò)/失敗測(cè)試操作對(duì)話(huà)框概括了測(cè)試條件。

圖10: 直方圖、通過(guò)/失敗測(cè)試和順序模式相結(jié)合。

我們還使用順序模式采集，改善測(cè)量更新速率。由于順序模式在采集過(guò)程中觸發(fā)釋抑所有不重要的操作，因此它可以大大提高示波器的更新速率。采集(掃描)時(shí)間越長(zhǎng)、段數(shù)越多，得到的更新速率一般會(huì)越快。其主要缺點(diǎn)是存儲(chǔ)長(zhǎng)度較短(因?yàn)槊總€(gè)順序模式采集都只使用部分總存儲(chǔ)容量)，在某些情況下會(huì)導(dǎo)致采樣率較低。這些設(shè)置要求某些折衷，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)，每個(gè)用戶(hù)都要權(quán)衡這些折衷。需要注意的是，在使用通過(guò)/失敗測(cè)試時(shí)，可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)毛刺捕捉過(guò)程，用戶(hù)可以在設(shè)置完成后做別的事，而由示波器全面存檔捕獲的毛刺。

眼圖

在測(cè)量串行數(shù)據(jù)波形時(shí)，傳統(tǒng)毛刺捕獲程序是眼圖。不管直接從符號(hào)時(shí)鐘直接觸發(fā)還是從數(shù)據(jù)流中導(dǎo)出時(shí)鐘，眼圖都為使用余輝顯示查看多個(gè)數(shù)據(jù)跳變提供了一種非常簡(jiǎn)單的方式?？梢允褂没谀０搴?或參數(shù)的通過(guò)/失敗測(cè)試，評(píng)估信號(hào)保真度。圖11是使用力科SDA6000串行數(shù)據(jù)分析儀得到的典型的基于模板的眼圖測(cè)試結(jié)果。這種模板測(cè)試自動(dòng)定位和顯示違返模板的位。所有力科數(shù)字示波器都可以創(chuàng)建和測(cè)試眼圖。SDM串行數(shù)據(jù)模板測(cè)試等選件則可以在大多數(shù)示波器中提供眼圖測(cè)試設(shè)置和操作功能。

圖11: 3.125 GB/s串行數(shù)據(jù)流模板測(cè)試，顯示了模板違規(guī)錯(cuò)誤及導(dǎo)致錯(cuò)誤的串行位。

我們已經(jīng)介紹了使用力科示波器檢測(cè)、定位和分離毛刺和其它瞬態(tài)事件的多種方法。如果您還有什么問(wèn)題，請(qǐng)與力科當(dāng)?shù)劁N(xiāo)售辦事聯(lián)系，與我們的應(yīng)用工程師討論您的毛刺檢測(cè)需要。