示波器模板測試功能在捕獲偶發(fā)錯誤中的應(yīng)用

在日常的電路測試工作中，由于各種原因，所造成的電路中偶發(fā)錯誤的捕獲及測量通常是一個難點。其難點通常在于：

• 偶發(fā)錯誤，出現(xiàn)的概率低，示波器由于存在一定的死區(qū)時間，無法捕獲到異常信號；
• 偶發(fā)錯誤出現(xiàn)的時間和幅度不確定，不清楚如何設(shè)置觸發(fā)條件進行捕獲；
• 偶發(fā)錯誤信號如何進行準確，快速的進行測量。

針對第1和第2個難點，需要示波器具有高波形捕獲率，同時需要有更靈活的觸發(fā)方式對發(fā)現(xiàn)的信號進行捕獲。針對第3個難點，需要示波器有良好的操作界面，快速準確的測量功能。

本文以使用R&S RTO1044示波器測試電路中偶發(fā)干擾信號為例，簡要總結(jié)了偶發(fā)信號捕獲及干擾的方法。

被測電路上電后，按下Autoset，觸發(fā)方式為上升沿觸發(fā)，模式為Auto，示波器顯示波形如圖1所示，可以看到是220V/50Hz的標準交流電波形（使用高壓探頭100：1衰減）。波形穩(wěn)定顯示，未觀察到有干擾信號。

圖1 電路上電后示波器顯示波形

為準確的觀察是否有干擾信號的存在，打開示波器的余暉功能，波形顯示如圖2。余暉功能是累積顯示示波器所捕獲到的歷史所有波形，波形亮度的深淺代表了波形出現(xiàn)的數(shù)量?？梢郧宄乜吹皆谡也úü任恢酶浇霈F(xiàn)了毛刺干擾信號。

圖2 示波器余暉功能顯示波形

在這一過程中，很多工程師會忽略示波器的另一重要指標：波形捕獲率。波形捕獲率，顧名思義，表示示波器每秒鐘捕獲波形的數(shù)量，并顯示在示波器的屏幕上?，F(xiàn)代數(shù)字示波器信號處理的流程如圖3所示。肉眼看到示波器的波形一直在變化，而事實上，兩次顯示在屏幕中的波形之間，有大量的滿足觸發(fā)條件的信號都“漏失”了，即并沒有顯示在屏幕上。數(shù)據(jù)采集過程和顯示處理過程。數(shù)據(jù)采集過程通過ADC芯片實現(xiàn)，速度很快。而瓶頸在于“后臺處理數(shù)據(jù)—〉屏幕顯示”這一過程。R&S RTO 示波器具有每秒100萬的波形捕獲率，極大的縮短了示波器的顯示處理時間，被“漏失”的波形大大減少。

圖3 現(xiàn)代數(shù)字示波器信號處理過程

觀察到了被測電路中有毛刺信號，那么接下來希望能夠穩(wěn)定的捕獲到它進而進行觀察，測量。通過單步觸發(fā)“RunSingle”的方式以及圖1所示的波形，可以看到這個毛刺信號是偶發(fā)的，并不是始終“伴隨”著正弦波。當然仍然可以使用“RunSingle”的方式，但是對于偶發(fā)概率很低的異常干擾，會大大浪費時間，效率低下。其實，完全可以借助RTO的模板測試功能（即 Mask Testing），在屏幕中手動繪制一個模板區(qū)域（即違規(guī)區(qū)域），當波形觸碰到這個區(qū)域的時候，可以使示波器停止運行即“Stop”，快速的捕獲到異常信號，進行測量，保存波形等一系列操作。那么，針對圖3通過余暉功能觀察到的毛刺位置和幅度，可以簡單的在毛刺位置繪制一個違規(guī)區(qū)域，進行捕獲。但是針對更普遍的情況，例如當電路長時間運行，干擾出現(xiàn)的形式（即時間，幅度，寬度）等都不確定的情況下，手動繪制違規(guī)區(qū)域著實令人頭痛，那么可以使用RTO示波器的“以波形為參考的模板設(shè)置”功能，設(shè)置方式如圖4所示，在Mask Definition中選擇“Waveform”，Source中選擇參考波形的通道，點擊“Copy to”，此時屏幕中可以看到正常信號正弦波意外的所有區(qū)域都被設(shè)置成了違規(guī)區(qū)域，那么考慮到正常信號受噪聲影響而造成的一定程度的波動，調(diào)節(jié)“Horizontal Width”he “Vertical Width”兩個參數(shù)，預(yù)留出小部分的“余地”。