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如何用示波器測量4個以上通道的信號

   2012年03月26日 14:05  
  問題:
  
  “您好!我是XX研究院研究員XX。很感謝您的來信,我是檢測方面的初學者,您的附件讓我受益匪淺。我有個比較弱的問題想請教您:我們現(xiàn)場測量有超過8個量以上,現(xiàn)有的示波器似乎不能一臺同時接入這么多量,那么我計劃分別接不同的示波器,比如接4個,怎么樣可以保證之間沒有干擾或延遲呢?各個示波器之間是否需要共地連接呢?非常期待您的指導,祝您身體健康,工作順利!”
  
  回答:
  
  首先需要確認您是需要同時測量8個以上參數(shù)還是要測量8種輸入信號。如果是前者,只是要測量8個以上的參數(shù),解決方案很簡單:購買力科第四代示波器,可以同時測量12個參數(shù)。我上周發(fā)出郵件后得到幾個別答復,下面這個回答比較專業(yè)和全面。
  
  我對該研究員的問題有點興趣,也深有同感。比如A公司的產品通常只能測量5個參數(shù),是我向來痛批的缺陷。很多時候我們也需要同時測量10個以上的參數(shù),但我的思維沒這個研究員那么飛躍和富有創(chuàng)意,我們通常的做法是對需要測量超過8個參數(shù)的信號測量兩遍,保存兩個波形,里面分別有不同的參數(shù),這樣可以達到我們目的,也不需要考慮連接的問題和校準的問題,感覺還是比較傻瓜的。該研究員的想法不錯,但對現(xiàn)實的儀器而言,我覺得效率比較低效果也不好,這時候是否要同步校準就已經變得不那么重要。我倒有個想法:你們可以開發(fā)一個參數(shù)讀取軟件,當波形觸發(fā)穩(wěn)定下來后可以讀取波形的所有被選擇參數(shù),并通過另外一個獨立的界面顯示出來,這樣雖然參數(shù)不能隨時同步變化,但基本也滿足客戶需求。
  
  這個回答顯然來自于人士,想法很好:開發(fā)一個參數(shù)讀取軟件,當波形觸發(fā)穩(wěn)定下來后可以讀取波形的所有被選擇參數(shù),并通過另外一個獨立的界面顯示出來。
  
  如果是后者,您需要同時測量8種輸入信號,目前有多種方法可以測量多通道波形,但不一定對您的應用都合適。我的博客上就此有一個答案如下:
  
  “首先要確認同時測量八路信號的情況。如果是低頻信號,且上升沿比較緩慢,則像NI的DAQ之類的數(shù)采卡就能輕松解決,如果是要求嚴格同步,則也有相應的同步采集卡可以滿足。如果是非要用到示波器來采集的話,則可以使得兩臺4通道的示波器同步觸發(fā),但要注意一般的示波器4個通道是輪流觸發(fā),而不是嚴格意義上的同步觸發(fā)。PXI,VXI等具有同步觸發(fā)總線的模塊話儀器也是一個很好的選擇,Acqiris的digitizer可以做到3GHz的帶寬,8Gsps的采樣率,相信也能夠滿足大多數(shù)的需求。至于她提到的通道間的干擾和延遲說得是串擾(通道隔離度指標)和同步精度,至于是否共地則取決于信號是差分還是單端。”
  
  顯然,這個回答者看起來熟悉很多種儀器。下面我列舉出三種力科的方案:
  
  1、混合信號示波器
  
  混合信號測量是近年來的流行話題。很多時候我們會選擇混合信號示波器而不是邏輯分析儀,因為前者更便宜,用起來更方便。我查看了Agilent的邏輯分析儀16800系列的指標,其通道數(shù)有34/68/102/136/204,采樣率zui大為1GS/s,zui大存儲深度32M。而力科的混合信號選件,通道數(shù)可達到36,采樣率2GS/s,存儲深度50M。和競爭對手A和T相比,在混合信號示波器上,力科擁有的優(yōu)勢:通道數(shù)zui多,采樣率zui高,存儲深度zui大,觸發(fā)方式zui多,反應速度zui快。這方面我們將在后續(xù)文章中詳細解讀。但這種混合信號測量多通道的方案只能接數(shù)字信號0,1電平,承受的電壓范圍小,zui大限度5V電壓輸入。
  
  2、同步單次觸發(fā)后進行測量
  
  我曾用這個方法幫工程師測試復雜的多路電源的時序關系。譬如現(xiàn)在的平板電視電源都是超過4路輸出電壓,特別是PDP電源,有的顯示屏需要13路電源。假如輸出電壓是V1,V2,V3……我們可以某復位信號Vrst作為觸發(fā)源進行單次觸發(fā),*次測量Vrst,V1,V2,V3。在File菜單下的”SaveWaveform”菜單中將*次測到的這些波形保存為二進制格式,通通過RecallWaveform的方式將這些波形回調到示波器屏幕,顯示為M1,M2,M3,M4.再以復位信號作為觸發(fā)源,這次可以外部觸發(fā)的方式,同時測量V4,V5,V6,V7。這樣V1-V7就全部同步顯示在示波器的屏幕上了。
  
  3、多臺示波器一起工作
  
  這個方法我還沒有遇到客戶應用過。實現(xiàn)真正的同步需要外部提供的時鐘源,在示波器的時基菜單中選擇外部時鐘作為示波器的時鐘。另外,需要將觸發(fā)信號通過功分器同時連接到多臺示波器的某個通道。如圖一所示。這個方法看起來容易實現(xiàn),但的時鐘源成本太高了!如果不要求的同步,不需要外部時鐘,僅用相同觸發(fā)信號同步,這時候他們之間的時序誤差大概是幾百ps。附件中的另外一篇文章介紹了這種方法,請參考。
  
  圖一同步兩臺示波器

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