今天，我們將介紹使用是德示波器來發(fā)現(xiàn)異常毛刺的原因。異常毛刺、非單調邊緣和亞穩(wěn)態(tài)信號是幾種信號異常，經常讓工程師感到煩惱和睡眠不安。我們通常采取三個步驟來診斷異常故障：

　　觀察識別；確認異常存在；

　　信號隔離；將異常信號與良好信號分離

　　分析和收集；找到導致根本原因的線索（如頻率異常、獨特的代碼類型或其他標志，以診斷第一個異常的原因）

　　示波器

　　確認和隔離異常

　　如果您懷疑自己的設計中存在異常，那么無論是在產品開發(fā)、設計驗證還是故障分析過程中，您所要做的第一件事便是找到異常。

　　圖1所示的是混在良好信號中的一個異常毛刺。該毛刺會造成設計出現(xiàn)間歇性的操作故障。如果像傳統(tǒng)的數字存儲示波器一樣采用較慢的波形捕獲率（觸發(fā)更新速率），則第一步的觀察確認將會耗費很長時間。不過，借助6000 X系列每秒450,000波形的捕獲率（波形/秒），您可以立即看到這種異常毛刺。在節(jié)約時間方面，如果您使用捕獲率為450,000波形/秒的示波器來顯示一個毛刺可能需要10秒鐘，但如果換用1,000波形/秒捕獲率的示波器來，顯示同一毛刺需要75分鐘！

　　現(xiàn)在，您已確認了毛刺，接下來您會希望將其與良好信號隔離開來。使用高級觸發(fā)是在現(xiàn)代示波器中隔離信號的基本方法。不過，設置高級觸發(fā)需要專業(yè)知識，該過程可能極富挑戰(zhàn)性，這要視您要試圖隔離異常的復雜程度而定。憑借6000 X系列示波器獨有的硬件In?niiScan區(qū)域觸摸觸發(fā)，信號隔離變得非常簡單，只需在信號周圍或感興趣的區(qū)域劃一個方框即可，并選擇信號是否為“必須交叉”或“不得交叉”。示波器將會僅顯示滿足這些限定條件的波形。圖2和圖3是使用In?niiScan區(qū)域觸發(fā)隔離我們示例信號中異常毛刺的示例。由于6000X In?niiScan區(qū)域觸發(fā)基于硬件，它可通過速度高達每秒160,000波形的觸發(fā)進行掃描。相較之下，基于軟件的區(qū)域觸發(fā)每秒僅能查看約1,000個波形。

　　圖1.快速更新速率可更快捕獲異常毛刺。

　　圖2.劃此方框以設置In?niiScan區(qū)域觸摸觸發(fā)。

　　圖3.僅捕獲和顯示圖2中所劃方框的交叉波形。

　　收集并深入分析以確定毛刺的來源

　　一旦異常得到隔離，下一步就是收集并分析相關信息，并試圖找出這個毛刺的根本原因。使用6000 X系列示波器多點觸摸屏上的雙光標，我們可以快速測量毛刺的大小，在圖4的情況下，毛刺約為圖中所示的40 ns。在了解了這個毛刺的寬度后，我們現(xiàn)在可用第二種方式來隔離毛刺。

　　圖4.使用雙光標來確定毛刺大小

　　我們真正想要了解的是，這個毛刺是否多次發(fā)生，如果是，那么其發(fā)生頻率是多少。在此情況下的高級觸發(fā)中，脈寬觸發(fā)是較為理想的一個。脈寬觸發(fā)可通過設置“大于”、“小于”或“在……之間”的脈寬條件來工作。圖5所示的脈寬觸發(fā)設置采用“小于50 ns”的脈寬。

　　圖5.設置脈寬觸發(fā)

　　但是我們如何才能找出毛刺多長時間發(fā)生一次呢？分段存儲器是6000 X系列示波器的一個標準功能，它能讓您有選擇地捕獲和存儲重要的信號活動或分段，而不會捕獲瑣碎的信號空閑時間。我們?yōu)槊恳环侄翁峁┮粋€相對于第一個觸發(fā)事件時間標識。分段存儲器是一個理想的解決方案，因為我們懷疑這種毛刺的出現(xiàn)頻率很低，間隔有非常長的空閑時間。我們將使用分段存儲器和脈寬觸發(fā)來找出這種毛刺發(fā)生了多少次。

　　圖6.分段存儲器捕獲的50個毛刺。側欄列表顯示相對時間標識

　　圖6顯示了捕獲50個毛刺的結果。使用可滾動的側欄事件列表，您可快速找出每個分段的時間標識。這個列表說明，毛刺是周期性的，每42 ms發(fā)生一次，或發(fā)生頻率為23.8 Hz。

　　換句話說，您可以確定這個毛刺的潛在根本原因是來自信號源的一個耦合信號，頻率大約在23.8 Hz。

　　同時使用分段存儲器和色度分析，可進行進一步的深入分析。當色度顯示激活后，分段存儲器的“分段分析”功能能夠重疊所有分段。通過顯示波形的三維定量視圖，色度顯示能夠提供特定感興趣事件的發(fā)生頻率是多少，所以要找出如圖7

　　圖7.分段存儲器的色度分析能夠為您正在處理的這種類型的毛刺提供額外的深入分析

　　所示的異常波形信號，這是一個理想的解決方案。

　　另外請注意，分段存儲器能以20 GSa/s的速度在2秒的時間內捕獲50個毛刺。沒有分段存儲器功能的傳統(tǒng)示波器需要40 Gpts的存儲深度來執(zhí)行同樣長度的采集(2 sec/(1 pt/20 GSa/s)=40 Gpts)。

　　10位計數器/累加器

　　In?niiVision 6000 X系列示波器為發(fā)現(xiàn)特定毛刺的發(fā)生頻率提供了另外一種可選方案，即使用內置的10位計數器和累加器(選件)。內置的10位計數器和累加器能夠統(tǒng)計邊沿數和“符合觸發(fā)條件的事件”數量。圖8所示的是用計數器來測量脈寬符合觸發(fā)條件的事件頻率。正如預期的那樣，計數器發(fā)現(xiàn)毛刺的發(fā)生頻率為23.8 Hz。

　　圖8.使用10位計數器和累加器來確定符合觸發(fā)條件的事件頻率

　　結論

　　具有較慢波形捕獲率的示波器可能存在丟失寶貴信息的風險，不過憑借6000 X系列示波器提供的450,000波形/秒的捕獲率，該風險可以得到極大地降低。高級觸發(fā)是一個功能強大的事件隔離工具，不過硬件In?niiScan區(qū)域將觸發(fā)可用性提升到了一個新高度。借助In?niiScan區(qū)域觸發(fā)，您可以確保觸發(fā)所有可視的事件。

　　在我們的示例中，在對毛刺進行隔離后，我們確定可疑耦合信號的發(fā)生頻率為23.8 Hz。我們首先使用分段存儲功能進行分析，其時間標識顯示任何兩個相鄰毛刺之間均間隔42 ms。我們能夠確認毛刺是周期性的，因為在我們捕獲的2秒時間內，結果是一致的。如不采用分段存儲器，我們需要具備40 Gpts以上存儲深度的示波器來捕獲同樣的時間長度。分段存儲器與色度顯示結合使用能夠識別出低概率出現(xiàn)的異常波形。作為一種代替的故障診斷方法，我們可以使用10位計數器來監(jiān)視觸發(fā)符合條件的事件，并找出毛刺的發(fā)生頻率為23.8 Hz。

　　使用是德Keysight In?niiVision 6000 X系列示波器，您能加速找出根本原因的過程。450,000波形/秒的捕獲率，硬件In?niiScan區(qū)域觸發(fā)，支持色度顯示的分段存儲器，10位內置計數器，易于使用的多點觸控顯示屏，您可在自己的預算范圍內得到極具性價比的下一代示波器技術。

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