解调PWM信号

脉宽调制(PWM)被广泛运用于开关电源和电机操控器。剖析操控环路的动态状况央求查询脉冲宽度随时刻的改动。假定你的示波用具有电源剖析选件包，那么你就能直接运用这个功用。假定你的示波器没有这方面的配备，你能够运用示波器的盯梢(某些示波器中的时刻盯梢)功用解调出PWM操控信号。

首要，确保你的示波器包括悉数实例丈量。也便是说，假定你丈量波形的宽度，示波器将丈量屏幕上呈现的波形的每个周期。示波器还应当包括依据丈量到的参数发作波形的盯梢功用。宽度或“width@level”参数的盯梢能够闪现每个周期脉宽随时刻的改动，并且与源轨道同步。因而宽度盯梢是解调PWM信号的志向东西。盯梢功用能够从参数或数学设置中拜访。

图1闪现了作为负载电流阶跃改动(轨道C2，从上数第3个)照料的PWM操控器输出(轨道C1，顶部轨道)的盯梢轨道F1，即展现width@level 参数与时刻联络的(底部轨道)。缩放轨道Z1(从上数第2个)是水平方向拓宽了的随负载改动的操控器输出，展现了脉宽的改动。

参数能够像图1中那样运用于盯梢功用，其间参数P2到P4别离从盯梢波形中读取最大、最小、均匀和终究一个脉冲宽度。

创立用于评价磁性器材的磁滞图

用于电感或变压器等电磁元件的磁滞或B/H曲线是一种多见的电源丈量项目。磁性资料能够经过制作作为磁场强度(H)函数的磁通密度(B)进行表征。这个功用有时在示波器的电源剖析选件中供应。这种图也很简略在带X-Y闪现器的任何示波器上创立。图2闪现了怎样联接电感和信号发作器发作B/H曲线。

H是磁场强度，单位为安培/米

B是磁通密度，单位特斯拉

A是横截面积，单位平方米

n是匝数

l是均匀途径长度，单位米

v(t)是电感上的电压，单位伏特

i(t)是流过电感的电流，单位安培

需求留心的是，为了判定磁通密度，有必要对电压波形求积分。

假定需求的话，你能够运用重定标数学函数对磁场强度和磁通密度进行调整。这央求把握待测器材的物理特性常识，如上面公式中规矩的那样。

图3闪现了这种电压与电流经积分后的B/H曲线在示波器屏幕上闪现的效果。从待测器材施加的电压用数学轨道F1进行积分，并在数学轨道F2中作了从头定标，终究在X-Y闪现器的笔直轴上读取单位为特斯拉的磁通密度。电流波形在数学轨道F3中得到从头定标，并运用于水平轴。

将波形数据重定标为适宜的单位

在前一章节中，咱们有必要将电压波形的积分改换为磁通密度。这央求将波形除以一个常数(匝数与横截面的乘积)。别的，精确的单位应当是特斯拉。这些操作能够运用示波器的重定标数学函数来完毕。重定标答运用户将波形乘上一个常数，然后再添加一个常数，并且能够经过配备用用户挑选的单位掩盖原有单位(本例中是伏特)。本例中运用的示波器供应48种规范电气单位，包括特斯拉。

图4闪现了数学轨道F2的重定标设置。咱们需求将电压波形的积分除以20×十-6，但由于重定标函数只供应与常数的相乘，由于咱们需求运用倒数或50×十3。掩盖单位复选框打上勾后会供应一个单位输入域，咱们在此输入代表特斯拉的T。这么将波形中的每个点乘以想要的常数就能够完毕积分输出(数学轨道F1)的重定标。F2数学轨道的笔直坐标如今的读取单位便是特斯拉了。相同，数学轨道F3用于将丈量得到的电流重定标为磁场强度。

创立带通滤波器

你早年有过用带通滤波器将方针信号与相邻通道烦扰隔脱离来的需求吗？大大都中档示波器都包富含增强分辩率(ERES)数学函数办法的低通滤波器，但没有带通滤波器，除非你稀有字滤波器选件。你能够运用一些诀窍将ERES低通滤波器改换成带通滤波器。图5闪现了这一诀窍。

左上角的轨道C1是一种窄脉冲输入信号。设置好的数学函数F1用于对通道1的输入进行低通滤波。在这个事例中，ERES滤波器是16MHz的低通滤波器。轨道F1(左面基地)闪现了滤波器对时域信号的影响。在数学函数F2中，从输入中减去F1中低通滤波器的输出，然后去掉低频内容，得到高通照料。F2中的第2次数学操作是别的一个截止频率为58MHz的ERES低通滤波器。效果便是轨道F2(左下)中的带通照料。

轨道F3(右上)闪现了输入活络傅里叶改换(FFT)的频谱。F4(右中)是低通滤波往后的输入频谱。轨道F5(右下)是带通滤波操作的频谱。对这些滤波器的操控受ERES函数中滤波器挑选的绑缚。示波器中供应的数字滤波器选件包能够供应更大的活络性，但这种小诀窍在规范配备的示波器中都能够运用。

捕捉串行数据图像

示波器通常都有几种东西捕捉串行数据图像。可选的串行触发器宽和码功用能够依据规矩的串行规范对数据进行操作。别的一种串行图像捕捉技能是运用事例所用示波器中被称为WaveScan的示波器查找功用。这种数据查找引擎包括在悉数这家供货商的中档示波器中，其它制作商也供应相似的功用。图6闪现了运用WaveScan捕捉串行图像的比方。

串行图像查找办法将依据输入的二进制或16进制长度值查找从2位至64位的图像。除了串行图像外，用户还有必要输入串行位速率。这些参数包括在“NRZ-to-Digital”卡片内用于串行图像辨认的物理参数设置中，除了数据位速率，还有斜率和数据的逻辑阈值。

当查看到所选的图像时，WaveScan的7个动作中任何一个都能够被触发。图6所示比方现已接连了搜集。

发现信号反常

悉数实例丈量是示波器依据搜集波形每个周期进行时序丈量的才干。假定你丈量每个周期，你能够闪现盯梢图，用于展现被测参数随时刻的改动，而该改动与搜集的信号输入是彻底同步的。图7包括这一功用的比方。

搜集信号是一个具有781个周期的4MHz正弦波。从上升时刻参数(P1)核管用据看，咱们能够发现每个周期要做一次丈量，因而共有781个值。上升时刻的均匀值是2.88ns。最小值是挨近均匀值的2.8ns，但最大值是27ns。翻开上升时刻盯梢曲线数学轨道F1，咱们能够在轨道基地邻近看到一个峰值。盯梢图闪现了随时刻改动的每个周期丈量值。它在时刻上与轨道C1中所搜集的波形是同步的。盯梢到的上升时刻最大值是27ns。其方位与具有缓慢上升时刻的周期在时刻上是同步的。

将缩放轨道Z1和Z2别离用作C1和F1的缩放图，一同运用屡次缩放功用进行水平盯梢，咱们能够拓宽它们寻觅到对应于最大周期值的单个周期。

这是悉数实例丈量的优势。你能够见到以单个周期为根底的波形时序改动。这种技能能够替代运用WaveScan查找功用寻觅具有缓慢上升时刻的这种脉冲。

噪声丈量东西

随机进程很难表征，由于没有哪次丈量能够供应有关前次或下次丈量的任何信息。只需经过查询累积丈量效果才干了解到你正在研讨的进程。图8闪现了用于丈量噪声等随机进程的根柢东西。左上方的轨道是通道1输入信号的凹凸时刻图。左下方的轨道是功率谱密度图，闪现的是噪声功率的频率散布状况。右边的轨道是单次噪声电压丈量的柱状图。这个柱状图闪现了单次丈量的幅值散布状况。这些剖析功用与丈量参数一同为噪声丈量供应了无缺的东西集。

你能够经过运用丈量参数了解随机噪声信号的特征。用于噪声丈量的最有含义的参数是波形的均匀值(P1)、规范过错(P2)和峰峰值(P3)。在这些丈量参数中，也被称为沟通均方根值的规范过错或许是最有用的，由于它描写了波形的有用值。

频域中最多见的噪声丈量是功率谱密度(PSD)。PSD的丈量单位通常是V2/Hz，代表了单位带宽的功率巨细。由于噪声通常在频谱上是翻开的，因而一个频段或必定计划频率内的噪声功率能够经过在该计划频率内对PSD积分来判定。

柱状图为用户供应了待测进程的概率密度函数的估量。这个数据能够用柱状图参数来阐明。图8闪现了三个柱状图参数，即柱状图均匀值(P5中的hmean)、柱状图规范过错(P6中的hsdev)和计划(P7)。这些是柱状图散布的均值、规范过错和计划。这三张图能够活络表征噪声。

三相功率丈量

用于丈量三相电路功率的双功率计办法能够用四通道示波器来完毕。三线三相负载的功耗能够用一个四通道示波器来判定，办法是丈量两个相位电流和两个线路电压。举例来说，查询图9所示原理图，三相电机耗费的总功率能够经过丈量Vac、Vbc、Ia,和Ib加以判定：

线路电压Vac(t) 和Vbc(t)是用高压差分探头丈量的。相位电流Ia 和Ib是用电流探头丈量的。这种功率丈量央求运用带4个输入通道的示波器。图十描写了这种技能。

有喫苦率的两个重量别离是425.6W和425.8W。这两个重量的和——或851.4W(运用P3中参数数学公式核算)——是电机耗费的总有喫苦率。

波形轨道滑润

数字示波器是采样型数据仪器。它们运用了闻名的采样理论——假定以大于某波形所含最高频率两倍的速率对该波形进行采样，那么就能够在不扔掉信息的条件下重建这个波形。这个采样进程的效果是，数字示波器中的波形轨道由很大都据点构成，如图11所示。

这是一个彻底精确的波形，但了解起来有点难度。以某种接连办法查询这些波形的最简略办法是用线将这些点连起来。这种办法被称为线性插值法，图中上方的轨道闪现了一个比方。当屏幕上采样点很少时，这个比方只需50个点，线性插值法常常呈现不接连性。一种处理计划是添加采样点数。假定数据是按采样理论进行采样的，那么就能够运用比方sin(x)/x等插值函数添加采样点数。从上往下数第二条轨道闪现了运用sin(x)/x插值函数的效果，与初始采样数据比照采样点数添加了十倍。

sin(x)/x插值办法的一个缺陷是，假定波形有活络边缘，就像脉冲波形中的那样，就或许逾越奈奎斯特极限，并且频率重量有或许逾越采样频率的一半。在这种状况下，sin(x)/x插值法就无效了，波形会失真。脉冲边缘将出实习践波形中不存在的上冲和下冲景象，即所谓的“吉布斯耳朵”("Gibbs ears.")。

假定波形是重复性的，能够运用随机交错采样——一种等效时刻采样办法来添加有用的采样率，并例采样点靠得更近。图11的上方第3条轨道对此作了展现。假定波形是重复性的，翻开闪现保存功用将发作仅依据采样值的滑润波形，如图11中下方轨道所示，其间被称为耐久轨道均匀的抢先数学东西供应了捕捉耐久闪现器上每个点均值的才干。

均方根和规范过错

均方根(rms)和规范过错(sdev)是挨近有关的丈量。rms的核算公式是：

其间N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值。

规范过错被界说为：

其间N是波形中的点数，Vn是第n个采样点的值，mean是V的均匀值。

对于零均值的波形来说，上面两个公式是一同的，rms值和规范过错持平。当信号均值为非零时，从每个数据点减去均值后的sdev值便是减去均值后样本的rms值。因而sdev是实在的沟通rms值(在减去均值后的rms值)。

考虑图12所示3.3V电源输出上的纹波和噪声的丈量。

波形均值用参数P1进行读取。这是与纹波和噪声无关的标称直流输出。rms值P2一同包括了均值、纹波和噪声。规范过错(参数P3中的sdev)仅读取电源输出中的沟通重量(噪声和纹波)。要从每个丈量点减去均值。因而规范过错是“沟通”rms值。

rms值如今变高了，由于包括了偏移量。知道均值和rms值后就能够核算sdev值了。

为了核算电源输出上仅仅噪声和纹波的rms值，你能够挑选规范过错或沟通rms。

这篇文章小结

至此你又把握了别的十个示波器功用的运用，它们能够协助你拓宽这种通用仪器的用处。期望其间一些运用诀窍能够协助到你的平常作业。

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