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）時間參數(shù)：上升時間/下降時間，周期/頻率，脈沖寬度，占空比，時間差，建立時間/保持時間等
3）眼圖參數(shù)：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(shù)，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。

下面介紹典型的電壓參數(shù)和時間參數(shù)測量。

電壓參數(shù)和時間參數(shù)測量，都需要參考點，這是測量的關鍵點之一。在示波器里，一般稱為：Vtop和Vbase。
Vtop和Vbase的測量計算是：采用幅度統(tǒng)計方法。
示波器的工作過程是：先對整個屏幕進行幅度統(tǒng)計分析，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%部分進行統(tǒng)計分析，得到的平均值，此為Vtop值；對最大最小幅度的下面40%部分進行統(tǒng)計分析，得到的平均值，此為Vbase值。不用統(tǒng)計分析中間的20%部分，防止被測波形是3態(tài)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(shù)的測量

一旦測試出Vtop和Vbase，基于我們設置的測量門限（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(shù)進行自動測量。

圖2 幅度/最大值/最小值/峰峰值的測量

圖3 過沖的測量

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

當我們想看波形的頻譜內(nèi)容的時候，我們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(zhuǎn)換到N/2點的頻譜內(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，示波器忽略低于0Hz的頻點，因為這些點不能提供額外的有用信息。因此，示波器里的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(shù)是小于等于存儲器中的點數(shù)，比如：存儲器中有1000個點，但是示波器僅僅使用前面的512個采樣點進行FF運算。