朱明JDWX

幅度限定的光标

　　 第三种光标应用得不太广泛，称为幅度限定的光标。这种光标对于确定特殊应用场合的时间测量时特别有用。所谓特殊应用场合的时间测量就是和“标准”参数，如上升时间等不同的别的参数测量。这种情况在元件测试（如二极管反向恢复时间测量）、控制回路建立时间测量、PLL锁定时间测量等工作中都会遇到。
　　 这种光标的名称来源是：时间的测量是通过把光标放在信号上的某一确定位置来进行的。例如：可以把光标放在信号达到其最终幅度的20%的位置上，而不必管信号的实际幅度是多少。而另一个光标可以放在信号达到其最终幅度的80%的位置上。从光标的读出数值可以得到出两个光标之间的时间。这个时间就是信号从其最终幅度的20%到80%所需要的时间。
　　 使用幅度限定的光标时，时间测量和实际信号的幅度无关。测量具有很大的灵活性。可以把光标放在相对于规定参考值的任何水平位置上。参考电平可以从一个与实际幅度有关的数值度（例如：最小值、最大值、某一绝对电平、地电平或者统计高或低电平）中选择。光标不一定放在信号第一次跨过规定电平的时刻；第二次、第三次或最后一次等其它跨过规定电平的时刻都可用来放置光标。
　　 为了说明这种光标系统的能力，让我们来看一看下面的例子（见取自PM3394A示波器的图62）。



图62 用于测量建立时间的幅度限定光标

我们在这个图中看到的是，当输入信号发生突然变化（阶跃电压）时，一个控制系统的输出电压。对于这样一个系统来说，建立时间定义为回路达到并重新保持在正确的输出电压的5%范围内所需要的时间。
　　 对于多数示波器的情况来说，建立时间的测量必须由操作人员使用光标在手动控制下来完成。而使用幅度限定的光标，建立时间的测量则可以自动地进行。
　　 建立时间的测量从输入信号发生阶跃的时刻开始。如果输入信号不易测量，也可以输出信号开始增加的时刻为测量的起点。
　　 将示波器设置成能够找到波形上接近其上升沿起点的时刻，比如说波形达到其幅度的20%的电平的时刻。对于实际测量工作来说，用这种方法能够相当好的确定输入电压阶跃的起点。对于第一个光标来说，波形的初始稳定电平作为0%，波形的最终值作为100%。第一个光标就放在参考电平的20%的地方，其位置处在0%和100%之间。

　　 第二个光标的参考电平设置方法与第一个光标有所不同。将波形的最终值作为0%，而将波形的初始值定为100%！这样第二个光标就放在信号波形的5%电平点的地方。这里所说的波形最终值就是波形上的所有振铃消失以后所达到的电平值。这个值按“统计高”电平来选择。
　　 为了找到信号波形保持在其最终电压的5%之内的开始时刻，我们把光标放在信号波形最后一次跨过5%幅度电平的时刻。
　　 在图62中表示出了测得的显示波形以及光标和参考电压线。从图中顶部的一行文字中可以读出建立时间为1.49us。
　　 这种测量方法能自动地给出回路的建立时间，而不必过问输入阶跃的大小。这对于需要重复进行的测量。例如生产测试是非常有用的。这时，示波器能够自动进行测试而无需操作人员干预。



各种光标测量

使用光标测量周期和频率

　　 将探头连至CH1，并连至探头调节输出。按AUTOSET以获得波形显示。
　　 启动光标，选择时间模式或垂直光标以便进行时间测量。
　　 将一个光标放在某一信号周波的起始点。而把另一个光标放在同一信号周期的结束点。现在光标应能测出信号的周期。如将读出数值选为△T（光标之间的时间），则可得出信号的周期。也可将读出数值选为1/△T，这样就得到信号的频率。


用光标测量占空比

　　 采用和前一个练习相同的设置条件，测出校准信号的占空比是很容易的。
　　 改变设置条件，使得读出数值为按比值给出的△T，放置两个光标，使得它们能严格地包括一个完整的信号周期。按△T=100%，这样我们就告诉示波器两个光标之间的时间宽度为一个信号周期的100%。
　　 保持第一个光标在该周波的起始点不变，而将第二个光标移动到该周波中间的沿上（见图63）。这样光标的读出数值就表示了脉冲被光标包括的部分的占空比，其数值约为50%


图63 使用光标测量占空比

使用光标测量相位

　　 将函数发生器的输出连至CH1，将其TTL输出（在函数发生器的后面板上）连至CH2。将函数发生器的频率设置为其可能的最高数值，并选择三角波输出信号。
　　 启动示波器的SUTOSET功能。检查并确认使用CH1作为触发源。调节垂直偏转和扫迹的垂直位置以便能够清楚的看到两个分开的扫迹。改变时基设置，以便能在屏幕上看到稍多于一个周波的信号波形，如有必要可使用可变时基模式。调节触发电平，以便能够显示出CH1波形上升沿的足够的信息（见图64）。

图64 使用光示测量相位

将每个波形对称的放在某一条水平标尺线的两边。
　　 启动光标，并选择垂直光标以便进行时间测量。选择相位读出。

　　 现在，从波形的第一个上升沿开始放置两个光标以标志出CH1波形的一个周期。利用波形和该水平标尺线的交点作为参考标志来找出沿的中点。
　　 按：“△T=360°”按键，告诉示波器两个光标之间的时间为波形的一个完整周期。在PM3394A示波器上，此周期长度可由触发源的频率自动获得。
　　 保持第一个光标的位置不变，而把第二个光标放到CH2波形上升沿的中心。在PM3394A示波器上，可以把代表波形与垂直光标线交点的小十字符号放在任意一个波形上。这可以用光标菜单中的“选择光标扫迹”来进行。
　　 现在就可以读出以度为单位的两个波形间相位差。
　　 当使用PM3394A示波器时，应当注意此示波器能自动测出所选触发源的信号频率。而从这个频度又能自动得出相位测量所需的360度的参考标准。当信号频率改变时，PM3394A示波器能自动的调节光标的参考标准。而使用其它示波器，包括PM3094时，必须用手工控制重新选择新的信号周期作为参考标准。



用光标测量信号的幅度

　　 将输入信号加给示波器并按AUTOSET。
　　 打开光标并选择水平或幅度测量光标。
　　 将第一个光标放到信号最低值的地方，而将另一个光标放在信号最高值的地方。
　　 这样光标的读数值就给出这两个电压的差值，这就是波形的峰-峰值幅度。
　　 在有些示波器，如本书中我们用作示例的PM3094示波器上，可以将读数值改变为分别表示出每一个光标的绝对电平。这对于叠加在DC分量上的信号或者测量逻辑信号等情况特别有用。


测量AM信号3的调制深度

　　 上一个例子中的幅度测量看起来太简单了，可能没有充分的反映出光标的测量能力。现在让我们来看一个比较复杂的例子。我们将用光标来找出两个幅度的比值。
　　 对于幅度调制信号来说，调制深度定义为调制信号的幅度和载波信号幅度之比。在文献中通常用m来表示。为测量调制深度，设置函数发生器使之输出幅度调制信号。如果可能的话，将调制深度设为一个已知值。将调制后的信号加至CH1，而将调制信号（有时在函数发生器的后面板上）加至CH2。
　　 按AUTOSET。在Fluke公司的示波器，AUTOSET功能将最低频率的信号选为触发源。关掉CH2。在使用PM3394A示波器时请选择模拟模式，或者当使用数字存储模式时，请选择“峰值检测”模式。
　　 改变时基和垂直灵敏度以便获得类似于图65所示的波形显示。


3 本测量中需要使用具有幅度调制能力的信号源，例如PM5134、PM5138A或PM5139。


　　 打开光标，选择水平光标，并将读出数值选△V比。
　　 不论调制深度有多大，可以将光标放在波形上的a和c点电平上来测量出载波的幅度（见图65）。



　　 按△V=100%按键，以便将此载波幅度定为100%。
　　 下一步，将上面的光标向上移动b电平处（见图65）。
　　 这时，光标的读出数值就以百分数的形式给出调制深度。
此测量结果和函数发生器上设置的调制深度相比如何？


6.5 数字存储示波器练习

　　 到现在为止我们已经做出的各种测量练习既可以用模拟示波器来做，也可以用数字存储示波器来说。在这一节中我们对若干DSO的特别功能进行练习，例次单次捕和自动测量等。
　　 DSO本身具有存贮波形的能力。这使我们能够捕捉那些人们甚至以为得不到的信号。


捕捉单次信号

　　 将一根BNC电缆连到PM3394A示波器的CH1输入端，而电缆的另一端不连任何东西。检查并确认示波器处于数字存储模式。
　　 按AUTOSET并注意这时示波器没有发现任何输入信号。因此示波器选择其默认的设置参数：50mv/格、1ms/格，通道1开通、按通道1正沿触发、当没有信号时使用AUTO触发。
　　 选择2格的预触发观察。改选10mv/格。从触发菜单中选择DC触发，并关掉Level pp触发。从TB模式菜单中选择TRIG‘D'模式，从而关闭自动触发。将触发电平指示器“T-”设在基线以上大约半格的位置。
　　 拿起BNC电缆的开路一端，并将其在桌子上敲击。
　　 注意，这时电缆就产生了一个小的电信号，并且此信号就为示波器采集（见图66）


图66 由一根开路电缆在桌子上敲击所产生的电信号

存贮波形

　　 这样我们就捕捉到了一个真正的单次事件，让我们把这个波形存入后备存储器供以后使用。
　　 选择SAVE菜单。这样就能把采集的波形存入由TRACK放置控制机构所选择的任何一个存储器中。
　　 现在将该波形存入3号存储器（m3）。这样，在m3前面的园圈就将变为实心的，表明m3中已经存有波形信息。如果存贮波形前园圈已经是实心的，则存贮时示波器将首先询问是否可以覆盖此存储器的内容。


自动测量

　　 很多现代的数字存储示波器，如Fluke公司的PM3394A都能完全自动的进行测量而无需使用光标。可以测量的项目非常广泛，包括了所有一般日常需要进行的测量项目。示波器使用存贮的波形数据并按照IEEE4规定的标准算法来得出所选择项目的测量结果。
　　 作为一个例子，我们来测量刚刚采集到的单次信号的幅度。
　　 打开MEASURE菜单。选择“MEASurement 1”。示波器就按其默认规定进行峰峰值幅度测量，这正好符合我们的需求。打开这个测量功能，测量结果就立即显示在屏幕上。
　　 注意，示波器可以进行很多种这样的自动测量，其菜单中包括：与幅度有关的测量（伏）、与时间有关的测量（包括周期和频率）及延时测量
4 IEEE为电气及电子工程师学会

光标限制的测量

　　 考虑图67中的信号。如果我们想测量波形振铃的频率，但是示波器测出的却是方波信号的频率。


图67 带有振铃的方波

　　 为了自动的测量振铃的频率，必须改变示波器的设置，使得示波器只采集振铃信号。当然，我们可以使用DTB，使得示波器只采集信号的这一特定部分，但是这样一来就失去了总的信号的全貌。
　　 某些示波器具有在波形的某一特定部分进行自动测量的能力。进行测量的这一波形特定部分则由光标来规定。用这种方法，既保持了总的信号的全貌，又控制了波形上进行测量的区域，从而能够对信号的规定的细节，例如振铃的频率幅度或者脉冲群中的脉冲频率等进行测量。


光标限制测量的练习

　　 选择RECALL菜单，将在存储器3中存贮的波形调回到示波器屏幕上来，在菜单中进行滚动直至m3变为加亮状态。打开这个波形的显示。按通道1的标有“ON”的按键，现在就可以把该输入通道的显示关掉。由于现在在屏幕上有另一个波形，所以采集存储器将被关掉。
　　 打开测量菜单，选择测量1以计算出信号的峰峰值幅度。选择“光标限制”子菜单，并打开光标限制。这时光标将自动出现。
　　 将两个光标放在信号的某一细节部分，并注意幅度指示值。
　　 移动两个光标使它们隔离选择信号的另一部分。观察波形的不同部分，示波器显示的峰峰值读数也不相同。


自动量程练习

　　 将函数发生器的输出连至PM3394A示波器的任意一个输入端。将函数发生器设置为输出频率约为1KHz峰峰值1V的正弦波。按AUTOSET。


检查并确认示波器牌数字存储模式

　　 按时基部分的紫色的AUTORANGE按键及连接信号的输入通道的紫色AUTORANGE按键。
　　 现在改变化信号发生器的幅度和频率设置，并注意示波器不断的进行自动调节以适应信号的变化。
　　 您可以看到自动量程组合示波器能够跟踪信号的任何变化。这就使得这种示波器对要观察多种不同信号的场合，例如修理工作或者样机调试等场合来说是一台完美的工具。
　　 如果您的手头有某一个电子系统，您可以浓度探测该系统的各测试点。您将发现，这台示波器可以显示出所有不同幅度和不同频率的信号，并且在各种情况下都能以正确的扫描速度和正确的幅度给出稳定的显示波形。
　　 为了比较效果，您可以不用自动量程功能，再测量同样这些测试点。您可以看出使用自动量程能您不用动手调节示波器就能轻松的完成测量工作