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示波器测ipad触屏数据线高频长串方波脉冲变成了锯齿波?通过设置解决!

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有位深圳福田华强北的工程师是专门研发生产屏幕的,需要用示波器测量出苹果平板电脑 ipad 给屏幕上电时的一串脉冲信号,示波器捕捉下来后,他就可以对照着模拟出这段信号。但是这位朋友测了好几次都不成功,或者对捕捉到的信号不满意,因此他特意带着他的麦科信平板示波器和其他相关设备来上门咨询了。

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首先他演示了一遍他的测量方法,他一共需要测量三路信号,分别连接了示波器的三个通道。当通道三上电产生一个直流电时,通道一和通道二就会分别产生一段脉冲正负间隔并且脉宽有差异的信号,而他需要观察的就是通道一的脉冲变化规律,以此作为依据做出模拟。

通道三产生的直流电在二点几伏,通道一和通道二的脉冲在±500mV 以内。因此他把通道一和通道二的垂直档位设置为了 200mV/div,通道三的垂直档位设置为了 1V/div。接着他把示波器的时基打到了 500ms,也就是一屏幕记录 500*14ms 的波形,既时长 7 秒的信号。

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接着他将信号分别接入三个通道,然后进行上电,示波器在 500ms 时基下进入了滚屏模式,因此他可以实时看到信号的变化,当捕捉完一屏幕信号后,他按下暂停键,然后调节时基展开信号,观察通道一脉冲密集处的信号。可是展开以后看到的波形却令他大失所望,因为预期的方波都变成了锯齿波。甚至还丢失了部分脉冲信号。

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其实他的操作并没有问题,问题出在他的操作必须要求示波器有很大的存储深度,这样在时基打大的时候,采样率就不会降低太多。他这个脉冲信号一个周期实际上是在 1us 左右,也就是 1M 的频率,此时示波器的带宽还是满足测量条件的,但是采样率收到存储深度所限,已经下降太多。理想的测量采样率应该是在 5M/s-20M/s 左右。

这里和分享一个基本的知识点,就是示波器的实时采样率是 = 示波器存储深度 ÷ 波形记录时长,由这个公式可见,由于示波器的存储深度是固定的,因此波形记录时长越长,示波器的实时采样率就越低。我们购买示波器的时候总是会看到示波器标注采样率 1G/s 或者 2G/s,往往忽略了存储深度这个指标,实际上在测量的过程中,如果示波器的存储深度太低,示波器是无法保持这个标注的采样率的。

找到了问题所在,解决起来也就容易了。首先,我们把示波器的存储深度调到最大 28Mpts,默认是自动的。由于示波器打开了三个通道,因此每个通道分到 7Mpts。

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然后通过对之前捕捉信号的整体观察,我们将时基打到 1ms,将触发方式设为边沿上升触发,触发电平上移到 292mV,然后点击 Single SEQ,打算采用单次触发的方式来捕捉信号。设置好以后,进行上电,然后示波器就捕捉到了如下图所示的信号。

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然后,我们停止信号,调节时基再将信号展开,就可以清晰的看到通道一的每个脉冲,以及那个脉宽比较大的脉冲。用户比较好奇,为什么脉冲信号上方有比较明显的突起,也就是过冲。实际上是因为他的接地线太长了导致的,开启低通滤波也可以缓解这种显示情况。

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后来我们拿了台即将上市的样机,存储深度要大很多,用他最开始的方法测了一下,由于存储深度够大,500ms 时基也展开后也照样没有失真。因此,更加验证了存储深度的重要性。

最后,该用户保存下了他所需要的波形数据,满载而归。相信最后他的问题也就解决了。