示波器功能的組合運用

　　摘要：在當前的數(shù)字示波器中，示波器的各個功能都有其獨特且強大的本領，它們彼此獨立而又相互聯(lián)系，所謂三個臭皮匠賽過一個諸葛亮，是不是可以將某些功能巧妙地組合使用，產生1+1>2的效果呢?這不僅可以將各個功能發(fā)揮到極致，還可以將問題化繁為簡。在這場戰(zhàn)役中三個臭皮匠是否能凱旋而歸呢，我們拭目以待吧!

　　1、示波器三大功能

　　(1)FFT運算功能。通過FFT運算，可以有效地分析波形的頻域特性，直觀地查看到波形中存在的各個頻率分量的功率、有效值、相位等特性，有效地應用在分析被測系統(tǒng)中的諧波分量和失真、電源信號中的噪聲特性等場合。ZDS2000系列示波器標配4Mpts的FFT，在1GSa/s的FFT等效采樣率下頻率分辨率仍能精細到250Hz，可準確快速的分析信號干擾來源。

　　(2)數(shù)字濾波器功能。它是使用IIR或FIR數(shù)字濾波器，對被測信號進行數(shù)字濾波。通過較少的計算量，可以使通帶內具有很好的平坦度、阻帶內有足夠的衰減和足夠小的阻帶紋波。ZDS2024示波器標配的IIR數(shù)字濾波功能可選擇高通或低通濾波，截止頻率可選擇100Hz到100MHz的寬調節(jié)范圍。如下圖1所示，是ZDS2024示波器在設置歸一化截止頻率為0.08的低通巴特沃斯濾波器的幅頻響應曲線：

　　圖1 低通濾波器的幅頻響應曲線

　　(3)自動測量功能。不僅可以測量通道源的波形，還可以測量經過數(shù)學運算或者數(shù)字濾波后的波形。ZDS2000系列示波器標配的“真正意義”的參數(shù)測量統(tǒng)計會把屏幕上捕獲的所有波形進行測量統(tǒng)計，得出當前值、最大值、最小值和平均值、標準差、測量次數(shù)。用戶通過觀察統(tǒng)計最大值和最小值可快速了解波形中可能存在的異常，通過觀察平均值、標準差可快速評估信號特性。

　　2、三大功能的組合

　　FFT功能：可以有效地分析信號中的噪聲的頻域范圍;

　　數(shù)字濾波功能：可以有效地過濾信號中的噪聲成分;

　　自動測量功能：可以用于測量經過數(shù)學運算或者數(shù)字濾波后的波形的各個參數(shù)指標。

　　如上所述，我們已經無形中就將“FFT + 數(shù)字濾波 + 自動測量”組合成了一個可用于定位噪聲、減少噪聲、波形測量的利器，可有效地用于存在干擾的被測信號的干擾定位和快速測量。下面，我們就用這個利器來解決一個經常會遇到的信號測量的問題。

　　當我們在測量某些正弦小信號時，經常會發(fā)現(xiàn)紋波信號會夾雜很多的高次諧波和噪聲干擾，造成波形不能有效觸發(fā)，更重要的是測量結果誤差很大。波形如下圖2所示：

　　圖2帶干擾的原始波形

　　下面，我們就看如何使用運用三大功能的組合來解決這個問題，具體步驟如下所示：

　　Step1：定位噪聲范圍

　　使用FFT運算功能，得到該波形的頻域特性，分析波形的噪聲干擾范圍，從而定位噪聲范圍。

　　圖3示波器FFT頻譜分析圖

　　由上圖3可知，F(xiàn)FT測得的波形的基頻是357Hz(由于當前FFT的頻譜分辨率為35.7Hz)，干擾的噪聲信號的頻率范圍都是大于1KHz。

　　Step2：信號濾波

　　使用數(shù)字濾波器功能。由于需要將高頻率信號過濾掉，因此在數(shù)字濾波菜單中選擇低通濾波模式，然后將截止頻率設為1KHz，將大于1KHz的頻率信號進行低通濾波衰減。

　　濾波后效果如下圖4所示：

　　圖4經過數(shù)字濾波后的波形圖

　　Step3：參數(shù)測量

　　對于數(shù)字濾波后的波形，可以使用自動測量功能，對濾波后的波形的電壓、時間、計數(shù)等測量項進行測量。如下圖5所示，電壓方面，原始波形的峰峰值(Pk-Pk)為700mV，而數(shù)字濾波后波形的峰峰值為357mV，測量更加準確。時間方面，原始波形的頻率測量值(Freq)為1.127kHz，波動很大，而數(shù)字濾波后波形的頻率值為355.2Hz，波動非常小。

　　圖5原始波形與數(shù)字濾波波形的測量結果對比

　　ZDS2000示波器擁有4Mpts FFT運算、數(shù)字濾波功能、51種“真正意義”的自動測量統(tǒng)計這三大功能，如果能夠靈活地組合使用，將會使各個功能發(fā)揮到極致，極大地提高工作的效率。