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(diào)邊緣和亞穩(wěn)態(tài)信號(hào)是幾種信號(hào)異常，經(jīng)常讓工程師感到煩惱和睡眠不安。我們通常采取三個(gè)步驟來診斷異常故障：

　　觀察識(shí)別；確認(rèn)異常存在；

　　信號(hào)隔離；將異常信號(hào)與良好信號(hào)分離

　　分析和收集；找到導(dǎo)致根本原因的線索（如頻率異常、獨(dú)特的代碼類型或其他標(biāo)志，以診斷第一個(gè)異常的原因）

　　示波器

　　確認(rèn)和隔離異常

　　如果您懷疑自己的設(shè)計(jì)中存在異常，那么無論是在產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)計(jì)驗(yàn)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(hào)中的一個(gè)異常毛刺。該毛刺會(huì)造成設(shè)計(jì)出現(xiàn)間歇性的操作故障。如果像傳統(tǒng)的數(shù)字存儲(chǔ)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(rèn)將會(huì)耗費(fèi)很長時(shí)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(shí)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(gè)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(rèn)了毛刺，接下來您會(huì)希望將其與良好信號(hào)隔離開來。使用高級(jí)觸發(fā)是在現(xiàn)代示波器中隔離信號(hào)的基本方法。不過，設(shè)置高級(jí)觸發(fā)需要專業(yè)知識(shí)，該過程可能極富挑戰(zhàn)性，這要視您要試圖隔離異常的復(fù)雜程度而定。憑借6000 X系列示波器獨(dú)有的硬件In?niiScan區(qū)域觸摸觸發(fā)，信號(hào)隔離變得非常簡單，只需在信號(hào)周圍或感興趣的區(qū)域劃一個(gè)方框即可，并選擇信號(hào)是否為“必須交叉”或“不得交叉”。示波器將會(huì)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(hào)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(dá)每秒160,000波形的觸發(fā)進(jìn)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(gè)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(shè)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(guān)信息，并試圖找出這個(gè)毛刺的根本原因。使用6000 X系列示波器多點(diǎn)觸摸屏上的雙光標(biāo)，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(gè)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(biāo)來確定毛刺大小

　　我們真正想要了解的是，這個(gè)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(jí)觸發(fā)中，脈寬觸發(fā)是較為理想的一個(gè)。脈寬觸發(fā)可通過設(shè)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(shè)置采用“小于50 ns”的脈寬。

　　圖5.設(shè)置脈寬觸發(fā)

　　但是我們?nèi)绾尾拍苷页雒潭嚅L時(shí)間發(fā)生一次呢？分段存儲(chǔ)器是6000 X系列示波器的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)功能，它能讓您有選擇地捕獲和存儲(chǔ)重要的信號(hào)活動(dòng)或分段，而不會(huì)捕獲瑣碎的信號(hào)空閑時(shí)間。我們?yōu)槊恳环侄翁峁┮粋€(gè)相對(duì)于第一個(gè)觸發(fā)事件時(shí)間標(biāo)識(shí)。分段存儲(chǔ)器是一個(gè)理想的解決方案，因?yàn)槲覀儜岩蛇@種毛刺的出現(xiàn)頻率很低，間隔有非常長的空閑時(shí)間。我們將使用分段存儲(chǔ)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(chǔ)器捕獲的50個(gè)毛刺。側(cè)欄列表顯示相對(duì)時(shí)間標(biāo)識(shí)

　　圖6顯示了捕獲50個(gè)毛刺的結(jié)果。使用可滾動(dòng)的側(cè)欄事件列表，您可快速找出每個(gè)分段的時(shí)間標(biāo)識(shí)。這個(gè)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(gè)毛刺的潛在根本原因是來自信號(hào)源的一個(gè)耦合信號(hào)，頻率大約在23.8 Hz。

　　同時(shí)使用分段存儲(chǔ)器和色度分析，可進(jìn)行進(jìn)一步的深入分析。當(dāng)色度顯示激活后，分段存儲(chǔ)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(chǔ)器的色度分析能夠?yàn)槟谔幚淼倪@種類型的毛刺提供額外的深入分析

　　所示的異常波形信號(hào)，這是一個(gè)理想的解決方案。

　　另外請(qǐng)注意，分段存儲(chǔ)器能以20 GSa/s的速度在2秒的時(shí)間內(nèi)捕獲50個(gè)毛刺。沒有分段存儲(chǔ)器功能的傳統(tǒng)示波器需要40 Gpts的存儲(chǔ)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(jì)數(shù)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(nèi)置的10位計(jì)數(shù)器和累加器(選件)。內(nèi)置的10位計(jì)數(shù)器和累加器能夠統(tǒng)計(jì)邊沿?cái)?shù)和“符合觸發(fā)條件的事件”數(shù)量。圖8所示的是用計(jì)數(shù)器來測量脈寬符合觸發(fā)條件的事件頻率。正如預(yù)期的那樣，計(jì)數(shù)器發(fā)現(xiàn)毛刺的發(fā)生頻率為23.8 Hz。

　　圖8.使用10位計(jì)數(shù)器和累加器來確定符合觸發(fā)條件的事件頻率

　　結(jié)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(fēng)險(xiǎn)，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(fēng)險(xiǎn)可以得到極大地降低。高級(jí)觸發(fā)是一個(gè)功能強(qiáng)大的事件隔離工具，不過硬件In?niiScan區(qū)域?qū)⒂|發(fā)可用性提升到了一個(gè)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(duì)毛刺進(jìn)行隔離后，我們確定可疑耦合信號(hào)的發(fā)生頻率為23.8 Hz。我們首先使用分段存儲(chǔ)功能進(jìn)行分析，其時(shí)間標(biāo)識(shí)顯示任何兩個(gè)相鄰毛刺之間均間隔42 ms。我們能夠確認(rèn)毛刺是周期性的，因?yàn)樵谖覀儾东@的2秒時(shí)間內(nèi)，結(jié)果是一致的。如不采用分段存儲(chǔ)器，我們需要具備40 Gpts以上存儲(chǔ)深度的示波器來捕獲同樣的時(shí)間長度。分段存儲(chǔ)器與色度顯示結(jié)合使用能夠識(shí)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(jì)數(shù)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(chǔ)器，10位內(nèi)置計(jì)數(shù)器，易于使用的多點(diǎn)觸控顯示屏，您可在自己的預(yù)算范圍內(nèi)得到極具性價(jià)比的下一代示波器技術(shù)。

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