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示波器分析工具Trend和Track的應用-云帆興燁

發(fā)表日期:2019/10/14 瀏覽次數(shù):

示波器TrackTrend功能是兩個基于測量的數(shù)學函數(shù),可以使用這兩個函數(shù)來深入了解測量,Trend是將測量事件號作為水平值,按測量順序繪制的測量參數(shù)值的曲線圖,Track是測得的參數(shù)值與時間的關系圖,這些函數(shù)允許將一系列測量結果以波形的形式處理,使示波器可以執(zhí)行數(shù)據(jù)記錄,研究測量值之間的關系,在長數(shù)據(jù)記錄中定位異常,甚至解調角度調制或脈寬調制信號。

TrendTrack都基于示波器的測量參數(shù),大多數(shù)示波器提供了約25個測量參數(shù),包括頻率、幅度和上升/下降時間,示波器持續(xù)跟蹤這些測量值,并使用它們顯示參數(shù)值的統(tǒng)計信息,它還允許將這些值繪制為TrendTrack圖。圖1顯示了如何使用TrendTrack功能的示例,采集的波形(上部柵格的黃色波形)是脈寬調制(PWM)信號,參數(shù)P1測量所采集波形的逐周期脈沖寬度,參數(shù)統(tǒng)計信息包括最小脈沖寬度(2.698 ns)和最大脈沖寬度(49.3ns),以及所有值的平均值和標準偏差,采集的波形中有100個周期(100 k個樣本),每個周期的脈沖寬度被測量并記錄在統(tǒng)計數(shù)據(jù)中。


底部曲線(藍色)是脈寬測量的Trend圖,它包含100個脈寬測量值(按其測量順序排列),該曲線上的每個點代表一個測量值,用戶通??梢赃x擇Trend圖中的測量值數(shù)量,通常以1-2-5的級數(shù)從21,000,000,在此示例中,Trend圖和源波形是同步的,因為Trend圖的長度(100個值)與源波形的周期數(shù)匹配,但并非總是如此。中間曲線(橙色)是脈沖寬度的Track圖,該波形包含與采集波形相同的100 k點,每個測量值都被過采樣以匹配源波形每個周期的持續(xù)時間,Track圖始終與源波形同步。由于Track函數(shù)的時間同步特性,可以用它來解調此類PWM信號,通過跟蹤頻率參數(shù),也可以使用它來解調調頻(FM)信號或調相(PM)信號。

數(shù)據(jù)記錄

Trend函數(shù)非常適合數(shù)據(jù)記錄,考慮圖中的測量。

數(shù)據(jù)記錄示例,記錄了RMS線電壓和室溫的變化,觸發(fā)釋抑用于每5秒間隔讀數(shù)一次

最上面的曲線是RMS線電壓的Trend圖,觸發(fā)釋抑用于在兩次測量之間插入5 s的延遲,從上向下開始的第二條曲線是熱電偶輸出的Trend圖,對熱電偶輸出進行濾波并重定標,以在函數(shù)曲線F4(從頂部開始的第三跡線)中以攝氏度為單位進行讀取,整個顯示屏代表以5秒間隔進行2,000次測量,即2.7小時間隔。打開空調系統(tǒng)時,線路電壓下降,然后溫度略有下降,整個過程是周期性的,這可通過對原始趨勢波形進行互相關來驗證,并顯示在底部曲線中,周期性在相關函數(shù)曲線中清楚顯示,大約每252次測量或大約每20分鐘循環(huán)一次。

利用Track函數(shù)做解調

在某些應用中,解調角度調制信號是很用的,例如,在測量鎖相環(huán)(PLL)的頻率響應時,可以使用Track函數(shù)來查看PLL輸入和輸出的相位變化,圖3顯示了PLL頻率響應測量。

任何設備的頻率響應都可以通過使用階躍函數(shù)激勵來測量,對該階躍響應求微分并對該響應進行快速傅里葉變換(FFT),在圖3中,左上波形是PLL輸入:一個66.67MHz正弦波,在波形的中點具有2弧度的相位步進。在測量參數(shù)P1測量波形的時間間隔誤差(TIE),TIE測量實際波形邊沿與理想邊沿位置之間的時間間隔,TIE本質上是信號的瞬時相位。 PLL輸入的TIETrack圖在圖左側從上向下的第二條曲線中顯示。TIETrack圖對相位調制輸入進行解調,輸入波形中心的相位階躍很明顯。右上方波形是PLL的輸出,通過測量PLL輸出的TIE并使用Track解調相位,可以查看PLL對相位階躍的影響,右側從上到下的第二條曲線,Track功能提供PLL輸入和輸出的相位變化的查看,提供了在源波形中看不到的相位變化的視圖,這很重要,因為PLL是一個對相位敏感的器件。通常使用脈沖函數(shù)作為輸入信號來測量信號的頻率響應,對階躍響應做微分會產生脈沖響應,第三組曲線分別在圖3的左側和右側分別顯示了解調后的PLL輸入和輸出信號。圖的左下圖顯示了PLL脈沖響應的FFT,注意到,這是一個基本平坦的響應。右下方的PLL輸出脈沖響應的FFT顯示了PLL的頻率響應。從技術上講,頻率響應是輸出與輸入FFT的復數(shù)比,但是由于輸入頻譜平坦,因此輸出頻譜近似于PLL的頻率響應。

Trend 或者track?

Trend是數(shù)據(jù)記錄的首選,Trend曲線對每個測量值僅對應一個點,因此它具有很高的存儲效率。如果需要執(zhí)行與時間有關的操作,例如FFT或對波形進行濾波,則需要TrackTrack也可以將異常的測量讀數(shù)追溯到源波形中,因為track曲線與源波形保持時間同步,這樣做會以在函數(shù)中使用更多樣本為代價。TrendTrack功能可以協(xié)助查看各個參數(shù)測量的歷史記錄,通過單獨進行一系列測量,可以使用示波器的函數(shù)和分析工具來了解更多有關被測量過程的信息,這樣可以大大減少故障排除和調試時間。


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