示波器基础系列之十二 —— 力科示波器一次性测量能力

示波器一直是工程师设计、调试产品的重要工具。力科把示波器的功能分为四种模型（图1）：检查、测量、调试、分析。一直以来力科的目标市场都专注在调试型和分析型的示波器。以此为代表的波形分析优势是力科示波器的核心竞争力。但在使用更为频繁、应用更为广泛的测量功能方面，力科同样提供了独有的AIM、RQM等测量技术，给了工程师更多发现问题、解决问题的办法。此次我们将通过实验对比让大家了解什么是AIM及AIM在测量中的应用。

图1 示波器的四种模型

一般来说，工程师用示波器正确捕获波形后往往需要对感兴趣的参数进行测量或者验证。力科示波器可以对所有波形或者部分选定的波形进行参数测量。WaveRunner以上的示波器还可以同时测量8个参数（第四代示波器可同时测量12个参数），并提供了8个参数的直方图（图2）。在测量的同时如果打开示波器标配的参数统计（Statistics）功能，则可以报告出每个参数当前的测量状态。在参数统计中（图3），“value”代表了屏幕中最后一个波形的参数测量值，“mean”则是所有波形参数测量的平均值，“min”是当前所有测量中的最小值，“max”是最大值，“sdev”是参数测量的标准偏差，“num”则是当前的测量次数，“status”指示了参数的测量状态。

图2 全面的参数测量

图3 参数统计

由于示波器可以一次测量所有捕获到的波形的参数，用户通过观察统计的最小（min）和最大（max）值即可迅速的了解到波形中可能存在的异常。这为工程师提供了更有意义的测量。力科把这项功能称为AIM——All In one time Measurement。AIM是力科示波器标配的一种功能，它能报告出波形中所有测量结果的统计状况。这与有些工程师熟悉的Tek示波器的统计功能是有所区别的。Tek示波器的统计功能是个选配的软件，而在测量时Tek示波器只对屏幕中的第一个波形进行参数测量，力科示波器则会对屏幕中所有波形的参数进行测量，测量能力孰强孰弱，一目了然。

图4 LeCroy示波器测量屏幕中所有波形的参数

图5 Tek示波器只对屏幕中的一个波形进行参数测量

下面的实验将帮助大家更多的了解什么是AIM。同时用力科的WaveSurfer64Xs示波器（600MHz）和泰克的TDS4054B示波器（500MHz）测量一个脉宽有变化的脉冲序列。分别在两台示波器里边设置触发类型为“Width”，触发条件为小于106ns，两台示波器均稳定触发，确认了脉冲序列中有小于106ns的脉冲存在。见图6和图7。在单次触发后，力科示波器报告出测量到的10个脉冲宽度大约从100ns到500ns，而打开泰克示波器的测量统计功能后，其报告出来的最大和最小脉宽均为500.5ns，但我们用眼睛即可观察到屏幕上的脉冲序列宽度明显是变化的。这是怎么回事？原来泰克示波器只能测量第一个脉冲的宽度！见图8和图9。 [p]

图6 用LeCroy示波器触发小于106ns脉宽的脉冲

图7 用Tek示波器触发小于106ns脉宽的脉冲

图8 用LeCroy示波器测量10个宽度变化的脉冲序列

图9 用Tek示波器测量10个宽度变化的脉冲序列

而在触发100次以后，力科示波器报告出在累计测量的1000个脉冲中最小最大脉宽分别为100.572ns和500.703ns（图10）。再来看看泰克示波器100次触发后的测量结果，报告的最小最大值分别为500.5ns和500.8ns（图11）！很明显，这个测量结果欺骗了你！这再次证明了泰克示波器每次只能测量屏幕中的第一个脉冲。图12是用Tek的DPO7000系列示波器测量一个正弦波，打开其统计功能后对8个参数的统计结果。以“Fall”和“Pk-Pk”这两个参数为例，一屏中如果有5个下降沿，则应该有5个“Fall”值，但一屏中只会有一个“Pk-Pk”值。如果Tek示波器可以对所有波形的参数进行测量，那么统计出来的“Count”中“Fall”的次数应该是“Pk-Pk”的5倍。但图片中显示所有8个参数的“Count”都是一样的。这也再一次证明泰克示波器一次只能对屏幕中的一个波形进行参数测量。在测量的效率及通过测量发现波形异常的能力上力科示波器显然更胜一筹。

图10 LeCroy示波器触发100次后的测量结果

图11 Tek示波器触发100次后的测量结果

图12 Tek示波器对波形的参数测量统计

您在工作中有遇到与上面的实验类似的一些测量应用吗？在这种应用中您又如何能确定真实的参数的最大最小值呢？答案是用力科示波器！因为AIM功能是力科示波器独有的！图13是AIM功能的应用实例。某做LED产品的客户需要测量图中的两个数据包络。工程师需要控制“包”内信号的幅度和频率的变化，以此来控制驱动电路。由于信号的频率一直在变化，用其他品牌的示波器是根本没有办法对频率进行测量，而力科示波器可以方便的解决这个问题。

图13 AIM的应用

图14则是基于AIM功能测量信号的TIE抖动。上面的红色波形是通道2输入的被测方波信号。首先用参数测量通道2（C2）的TIE（P2），由于可以测量屏幕上捕获到的所有波形的参数，这就得以使我们可以对每一个周期的TIE进行追踪，追踪后的结果F1的曲线显示C2的抖动呈锯齿波变化规律。再来测量F1曲线的Pk-Pk参数（P4）即可得到抖动的峰峰值（Pk-Pk Jitter），测量F1的方差（P5）即为抖动的有效值（RMS Jitter）

图14 基于AIM功能测量信号的TIE抖动

AIM 的优势是不言而喻的。在我们没有强调AIM之前，可能您想象中的示波器的测量功能就应该是这样的。但真相是——惟有力科的标配测量统计功能具有AIM能力！电源测试，时钟抖动测量，日常几乎所有的测量中，我们都希望示波器能有AIM能力！