福利繼續！擴展示波器用途的另外十個(gè)技巧【上篇】

 

脈寬調制(PWM)被廣泛應用于開(kāi)關(guān)電源和電機控制器。分析控制環(huán)路的動(dòng)態(tài)情況要求觀(guān)察脈沖寬度隨時(shí)間的變化。如果你的示波器具有電源分析選件包，那么你就能直接使用這個(gè)功能。如果你的示波器沒(méi)有這方面的配置，你可以使用示波器的跟蹤(某些示波器中的時(shí)間跟蹤)功能解調出PWM控制信號。

 

首先，確保你的示波器包含所有實(shí)例測量。也就是說(shuō)，如果你測量波形的寬度，示波器將測量屏幕上出現的波形的每個(gè)周期。示波器還應該包含依據測量到的參數產(chǎn)生波形的跟蹤功能。寬度或“width@level”參數的跟蹤可以顯示每個(gè)周期脈寬隨時(shí)間的變化，并且與源軌跡同步。因此寬度跟蹤是解調PWM信號的理想工具。跟蹤功能可以從參數或數學(xué)設置中訪(fǎng)問(wèn)。

 

圖1顯示了作為負載電流階躍變化(軌跡C2，從上數第3個(gè))響應的PWM控制器輸出(軌跡C1，頂部軌跡)的跟蹤軌跡F1，即展示width@level 參數與時(shí)間關(guān)系的(底部軌跡)?？s放軌跡Z1(從上數第2個(gè))是水平方向放大了的隨負載變化的控制器輸出，展示了脈寬的變化。

圖1：使用width@level參數跟蹤功能，在數學(xué)軌跡F1(最底部的軌跡)中顯示PWM波形每個(gè)周期即時(shí)寬度與時(shí)間的關(guān)系，反應了軌跡C2(從上數第3條)所示的負載電流的階躍變化。

 

參數可以像圖1中那樣應用于跟蹤功能，其中參數P2到P4分別從跟蹤波形中讀取最大、最小、平均和最后一個(gè)脈沖寬度。

 

 

用于電感或變壓器等電磁元件的磁滯或B/H曲線(xiàn)是一種常見(jiàn)的電源測量項目。磁性材料可以通過(guò)繪制作為磁場(chǎng)強度(H)函數的磁通密度(B)進(jìn)行表征。這個(gè)功能有時(shí)在示波器的電源分析選件中提供。這種圖也很容易在帶X-Y顯示器的任何示波器上創(chuàng )建。圖2顯示了如何連接電感和信號發(fā)生器產(chǎn)生B/H曲線(xiàn)。

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圖2：將電壓波形v(t)連接到示波器X-Y顯示器的垂直或Y通道。電流波形i(t)連接到水平或X通道。

H是磁場(chǎng)強度，單位為安培/米

 

B是磁通密度，單位特斯拉

 

A是橫截面積，單位平方米

 

n是匝數

 

l是平均路徑長(cháng)度，單位米

 

v(t)是電感上的電壓，單位伏特

 

i(t)是流過(guò)電感的電流，單位安培

 

需要注意的是，為了確定磁通密度，必須對電壓波形求積分。

 

如果需要的話(huà)，你可以使用重定標數學(xué)函數對磁場(chǎng)強度和磁通密度進(jìn)行調整。這要求掌握待測器件的物理特性知識，如上面公式中規定的那樣。

 

圖3顯示了這種電壓與電流經(jīng)積分后的B/H曲線(xiàn)在示波器屏幕上顯示的結果。從待測器件施加的電壓用數學(xué)軌跡F1進(jìn)行積分，并在數學(xué)軌跡F2中作了重新定標，最終在X-Y顯示器的垂直軸上讀取單位為特斯拉的磁通密度。電流波形在數學(xué)軌跡F3中得到重新定標，并應用于水平軸。

3：根據電感上的電壓和流經(jīng)電感的電流產(chǎn)生并經(jīng)過(guò)適當調整的磁滯圖。

 

在前一章節中，我們必須將電壓波形的積分轉換為磁通密度。這要求將波形除以一個(gè)常數(匝數與橫截面的乘積)。另外，正確的單位應該是特斯拉。這些操作可以使用示波器的重定標數學(xué)函數來(lái)完成。重定標允許用戶(hù)將波形乘上一個(gè)常數，然后再增加一個(gè)常數，而且可以通過(guò)配置用用戶(hù)選擇的單位覆蓋原有單位(本例中是伏特)。本例中使用的示波器提供48種標準電氣單位，包括特斯拉。

 

圖4顯示了數學(xué)軌跡F2的重定標設置。我們需要將電壓波形的積分除以20×10-6，但因為重定標函數只提供與常數的相乘，因為我們需要使用倒數或50×103。覆蓋單位復選框打上勾后會(huì )提供一個(gè)單位輸入域，我們在此輸入代表特斯拉的T。這樣將波形中的每個(gè)點(diǎn)乘以想要的常數就可以實(shí)現積分輸出(數學(xué)軌跡F1)的重定標。F2數學(xué)軌跡的垂直坐標現在的讀取單位就是特斯拉了。同樣，數學(xué)軌跡F3用于將測量得到的電流重定標為磁場(chǎng)強度。

圖4：利用重定標數學(xué)函數將垂直刻度從伏特-秒轉換為特斯拉。覆蓋單位復選框支持用戶(hù)自定義的單位。

 

 

你曾經(jīng)有過(guò)用帶通濾波器將目標信號與相鄰通道干擾隔離開(kāi)來(lái)的需求嗎？大多數中檔示波器都包含有增強分辨率(ERES)數學(xué)函數形式的低通濾波器，但沒(méi)有帶通濾波器，除非你有數字濾波器選件。你可以使用一些技巧將ERES低通濾波器轉換成帶通濾波器。圖5顯示了這一技巧。

圖5：你可以對示波器的輸入進(jìn)行帶通濾波操作，方法是從輸入通道中減去低通濾波后的輸入，然后再對結果應用低通濾波器。

 

左上角的軌跡C1是一種窄脈沖輸入信號。設置好的數學(xué)函數F1用于對通道1的輸入進(jìn)行低通濾波。在這個(gè)案例中，ERES濾波器是16MHz的低通濾波器。軌跡F1(左邊中間)顯示了濾波器對時(shí)域信號的影響。在數學(xué)函數F2中，從輸入中減去F1中低通濾波器的輸出，從而去除低頻內容，得到高通響應。F2中的第二次數學(xué)操作是另外一個(gè)截止頻率為58MHz的ERES低通濾波器。結果就是軌跡F2(左下)中的帶通響應。

 

軌跡F3(右上)顯示了輸入快速傅里葉變換(FFT)的頻譜。F4(右中)是低通濾波過(guò)后的輸入頻譜。軌跡F5(右下)是帶通濾波操作的頻譜。對這些濾波器的控制受ERES函數中濾波器選擇的限制。示波器中提供的數字濾波器選件包可以提供更大的靈活性，但這種小技巧在標準配置的示波器中都可以使用。

 

 

示波器一般都有幾種工具捕捉串行數據圖案?？蛇x的串行觸發(fā)器和解碼功能可以根據規定的串行標準對數據進(jìn)行操作。另外一種串行圖案捕捉技術(shù)是使用案例所用示波器中被稱(chēng)為WaveScan的示波器搜索功能。這種數據搜索引擎包含在所有這家供貨商的中檔示波器中，其它制造商也提供類(lèi)似的功能。圖6顯示了使用WaveScan捕捉串行圖案的例子。

圖6：使用串行圖案搜索模式下的WaveScan搜索引擎捕捉18位串行圖案。從2位到64位的圖案可以用作搜索條件。還需要在“NRZ-to-Digital”卡片下輸入位速率、斜率和邏輯電平。

 

串行圖案搜索模式將根據輸入的二進(jìn)制或16進(jìn)制長(cháng)度值搜索從2位至64位的圖案。除了串行圖案外，用戶(hù)還必須輸入串行位速率。這些參數包含在“NRZ-to-Digital”卡片內用于串行圖案識別的物理參數設置中，除了數據位速率，還有斜率和數據的邏輯閾值。

 

當檢測到所選的圖案時(shí)，WaveScan的7個(gè)動(dòng)作中任何一個(gè)都可以被觸發(fā)。圖6所示例子已經(jīng)停止了采集。