力科：示波器基础

vertual Timebase Tngger Diseiw Cursor Measure Mam Analsis Uites Help 200M 4FFT(C2- 图12力科示波器的FFT分析 对于Ds来说,长存储能产生更好的FFT结果,既增加了频率分辨率又提高了信号对噪声的比率, 另外,针对某些应用,一些非常细节的信息需要在20Mpts的存储深度下才能分析出来,如图13、1 4所示 Capture Time 50 us(1 Mpts) Cannot tell anything about modulation Peaks cannot be distinguished 图131M点的FFT结果无法了解有关调制的信息

图 12 力科示波器的 FFT 分析 对于 DSO 来说，长存储能产生更好的 FFT 结果，既增加了频率分辨率又提高了信号对噪声的比率。 另外，针对某些应用，一些非常细节的信息需要在 20Mpts 的存储深度下才能分析出来，如图 13、1 4 所示 图 13 1M 点的 FFT 结果无法了解有关调制的信息

Capture Time =1 ms(20 Mpts) Scalloped shape indic ates puls mo dulation M Peaks are cle arly resolved 图1420M点的FFT清晰的确认了时钟的双峰分布及相关调制规律 需要指出的是,对于长波形的FFT分析需要示波器超强的数据处理能力,这往往超出了某些示波 器的运算极限。力科示波器最大可以做25M点的FFT,业内T公司的示波器最大则只能做3.125M 点的FFT分析 高速串行信号分析需要真正意义的长存储 抖动分析和眼图测试已成为分析高速串行链路的重要手段,也成为评估高端示波器的重要参考。 当使用示波器进行抖动测试时,高速采集内存长度是示波器进行抖动测试的关键指标。高速内存 长度不仅决定了一次抖动测试中样本数的多少,还决定了示波器能够测试的抖动频率范围。这是因为 所有的抖动都具有不同的频率分量,其通常从DC直流到高频部分。示波器单次采集时间窗口的倒数 即表明了抖动测试的频律范围。例如,你用一个具有20G采样/秒(S/)的采样率和1M采样内存的 示波器捕获一个25Gbps信号,那么你的示波器屏幕上就能捕捉到50微秒长的一段波形,意味着 你能捕获到一个频率为20kHz的低频抖动周期。同样的,对于20GS/采样率100M存储深度(如 力科的SDA6000AXXL),则可以捕获到200Hz的低频抖动周期 而传统示波器设计时采用将高速采集前端(多达80颗ADC)和高速内存在物理上用一颗SoC芯片 实现,由于有太多功能在一个芯片内部,导致片内高速内存容量的限制(在40GS/s下一般小于2M), 只能测量到20KHz以上的抖动,并且当需要测试低频抖动时,无法对内存扩展升级。对于大多数应 用,测试和分析200Hz到20}KHz范围内的抖动信息非常重要。为了弥补这种设计结构的缺陷,这类 示波器会采用外部的低速存储器弥补片内高速内存,但外部存储器不能在高采样率下工作,一般只能 提供2GS/s,无法提供有意义的抖动测试结果。例如,当使用40GS/s实时高速采集时,512K内存 次采集数据量仅为125us,只能测试频率范围为80K以上的抖动。在各种串行总线和时钟抖动测 试中都很难满足测试要求 在眼图测试中,由于力科率先采用的软件时钟恢复(CDR)技术已成为行业标准,在高速串行总 线大行其道的今天,需要示波器有更强的数据处理能力对大量的数据样本做实时的眼图分析。比如 对PCEG2等眼图分析都需要一次对1百万个U的数据进行测量,并非所有厂商的示波器都能像 力科示波器一样能对所有捕获到的数据样本做实时的、动态的眼图测量

图 14 20M 点的 FFT 清晰的确认了时钟的双峰分布及相关调制规律 需要指出的是，对于长波形的 FFT 分析需要示波器超强的数据处理能力，这往往超出了某些示波 器的运算极限。力科示波器最大可以做 25M 点的 FFT，业内 T 公司的示波器最大则只能做 3.125M 点的 FFT 分析。 高速串行信号分析需要真正意义的长存储 抖动分析和眼图测试已成为分析高速串行链路的重要手段，也成为评估高端示波器的重要参考。 当使用示波器进行抖动测试时，高速采集内存长度是示波器进行抖动测试的关键指标。高速内存 长度不仅决定了一次抖动测试中样本数的多少，还决定了示波器能够测试的抖动频率范围。这是因为 所有的抖动都具有不同的频率分量，其通常从 DC 直流到高频部分。示波器单次采集时间窗口的倒数 即表明了抖动测试的频律范围。例如，你用一个具有 20G 采样/秒(S/s)的采样率和 1M 采样内存的 示波器捕获一个 2.5Gbps 信号，那么你的示波器屏幕上就能捕捉到 50 微秒长的一段波形，意味着 你能捕获到一个频率为 20kHz 的低频抖动周期。同样的，对于 20GS/s 采样率 100M 存储深度（如 力科的 SDA6000AXXL），则可以捕获到 200Hz 的低频抖动周期。 而传统示波器设计时采用将高速采集前端(多达 80 颗 ADC)和高速内存在物理上用一颗 SoC 芯片 实现，由于有太多功能在一个芯片内部，导致片内高速内存容量的限制(在 40GS/s 下一般小于 2M)， 只能测量到 20KHz 以上的抖动，并且当需要测试低频抖动时，无法对内存扩展升级。对于大多数应 用，测试和分析 200Hz 到 20KHz 范围内的抖动信息非常重要。为了弥补这种设计结构的缺陷，这类 示波器会采用外部的低速存储器弥补片内高速内存，但外部存储器不能在高采样率下工作，一般只能 提供 2GS/s，无法提供有意义的抖动测试结果。例如，当使用 40GS/s 实时高速采集时，512K 内存 一次采集数据量仅为 12.5us，只能测试频率范围为 80K 以上的抖动。在各种串行总线和时钟抖动测 试中都很难满足测试要求。 在眼图测试中，由于力科率先采用的软件时钟恢复（CDR）技术已成为行业标准，在高速串行总 线大行其道的今天，需要示波器有更强的数据处理能力对大量的数据样本做实时的眼图分析。比如， 对 PCIE-G2 等眼图分析都需要一次对 1 百万个 UI 的数据进行测量，并非所有厂商的示波器都能像 力科示波器一样能对所有捕获到的数据样本做实时的、动态的眼图测量

口7p 图19力科示波器对一次性捕获到的494046K数据做眼图的结果 示波器基础系列之三——关于示波器的触发功能 (编者按:残奥会闭幕了,但没有太多人关心,人们在关心“风暴”世界上最发达的国家的金融风 暴,世界上人口最多的国家的奶粉风暴。“你喝过三鹿奶粉了吗?”中国的每一个父母都对自己的 子女的作为个体异常地关心呵护,但这些家长本身作为个体成为社会系统的一分子的时候,不知道为 什么这个社会系统集体性地缺少了社会责任感。23家的奶粉全部有问题,但国外品牌一家都没有问 题。天啊,中国人真的那么丑陋吗? 天下兴亡,匹夫有责。但除了关心点天下大事之外,我每天还是继续着实现我的职业使命——让 中国的工程师用上世界上最好的示波器!这种使命感让我有动力在周末的清晨敲打键盘完成本周的文 章 我们都知道,心里想的和嘴上说的总是有差距,想表达出自己想的是每个人一辈子的功课。将嘴 上说变成纸上写的又是一个升级过程。“写下来”是帮助我们准确深入理解某些概念的一种训练,在 学生时代我们常要接受这样的训练 这周我要分享的话题是关于示波器的触发功能。我很早就有写这样的文章的想法了,但因为说和 写的差距,我常讲触发但写下来并不容易,今天终于完成了上篇。这是针对初学者的,很多已了解示 波器的工程师不需要阅读此文了。我对我的表达的准确性和方式很是惶恐,总觉得没有写好,上周 日就写了初稿,上周一就发给同事寻求修改意见,今天又做了适当修改。如果大家有什么修改意见请

图 19 力科示波器对一次性捕获到的 494.046K 数据做眼图的结果 示波器基础系列之三 —— 关于示波器的触发功能 ( 编者按: 残奥会闭幕了，但没有太多人关心，人们在关心“风暴”——世界上最发达的国家的金融风 暴，世界上人口最多的国家的奶粉风暴。 “你喝过三鹿奶粉了吗？” 中国的每一个父母都对自己的 子女的作为个体异常地关心呵护，但这些家长本身作为个体成为社会系统的一分子的时候，不知道为 什么这个社会系统集体性地缺少了社会责任感。 23 家的奶粉全部有问题，但国外品牌一家都没有问 题。天啊，中国人真的那么丑陋吗？ 天下兴亡，匹夫有责。但除了关心点天下大事之外，我每天还是继续着实现我的职业使命——让 中国的工程师用上世界上最好的示波器！这种使命感让我有动力在周末的清晨敲打键盘完成本周的文 章。 我们都知道，心里想的和嘴上说的总是有差距，想表达出自己想的是每个人一辈子的功课。将嘴 上说变成纸上写的又是一个升级过程。 “写下来”是帮助我们准确深入理解某些概念的一种训练，在 学生时代我们常要接受这样的训练。 这周我要分享的话题是关于示波器的触发功能。我很早就有写这样的文章的想法了，但因为说和 写的差距，我常讲触发但写下来并不容易，今天终于完成了上篇。这是针对初学者的，很多已了解示 波器的工程师不需要阅读此文了。 我对我的表达的准确性和方式很是惶恐，总觉得没有写好，上周 日就写了初稿，上周一就发给同事寻求修改意见，今天又做了适当修改。如果大家有什么修改意见请

给我反馈,我希望以后初学者读完此文就完全明白了触发是什么概念,不再只会 Auto Setup了。希 望通过大家的集思广益来帮我完成这个想法。请记住,分享是快乐的 上篇中我们谈到了触发的一些基本概念。下篇我们首先总结下触发功能的含义,然后对各种触发方式做简单解 触发功能:示波器的触发功能主要有两点,第一,隔离感兴趣的事件。第二,同步波形,或者说稳定显 示波形 隔离感兴趣的事件,就是在触发点处隔离的事件是满足触发条件的信号。如下图所示,在触发点隔离的 事件是总小于47.5ns或大于52ns的脉宽,该脉宽的计算是以触发电平穿越触发点处的脉宽波形的交叉点处的时间间隔。 Vertical Timebase Trigger Display Cursors Measure Math Analysis Utilities Help 20.0kS 20 GS/s Wctl Positie Delta Limits Interal Ql Coupling = 475ns Trigger at end of: Level Upper Limit 694my Leve out ofRange: 52ns of specified range 图一触发的首要功能是隔离感兴趣的事件 同步波形,就是找到一种触发方式使波形不再“晃 动”,也就是找出信号的规律性来同步信号。如图二所示的信号,每组数据包里有四个脉冲,这四个脉冲并不是等时间 间隔的,如果用上

给我反馈，我希望以后初学者读完此文就完全明白了触发是什么概念，不再只会 Auto Setup 了。希 望通过大家的集思广益来帮我完成这个想法。 请记住，分享是快乐的。 上篇中我们谈到了触发的一些基本概念。下篇我们首先总结下触发功能的含义，然后对各种触发方式做简单解 释。 触发功能：示波器的触发功能主要有两点，第一，隔离感兴趣的事件。第二，同步波形，或者说稳定显 示波形。 隔离感兴趣的事件，就是在触发点处隔离的事件是满足触发条件的信号。如下图所示，在触发点隔离的 事件是总小于 47.5ns 或大于 52ns 的脉宽，该脉宽的计算是以触发电平穿越触发点处的脉宽波形的交叉点处的时间间隔。 图一 触发的首要功能是隔离感兴趣的事件 同步波形，就是找到一种触发方式使波形不再“晃 动”，也就是找出信号的规律性来同步信号。如图二所示的信号，每组数据包里有四个脉冲，这四个脉冲并不是等时间 间隔的，如果用上

ile Vertical Timebase Trigger Display Cursors Measure Math Analysis Utilities Help Trigger on positive edge 网 Dropout LOr 10.0us 图二同步信号使波形能稳定显示升沿触发,则波形不能同步,视觉上在“晃动”,但是每组数据包是等时间间隔 到来的,如果以每组数据包的第一个脉冲的上升沿作为触发源,则能稳定显示波形。因此可以用边沿延迟触发,在前一 个上升沿到来之后,延迟一段时间再触发下一个上升沿,在上例中需要延迟的时间为标识的蓝色的时间间隔部分 下面我们来逐一解释各种触发方式。边沿触发(Edge):边沿触发是最常用最简单最有效的触发方式,绝大多数的应用 都只是用边沿触发来触发波形。边沿触发仅是甄测信号的边沿、极性和电平。当被测信号的电平变化方向与设定相同(上 升沿或下降沿),其值变化到与触发电平相同时,示波器被触发,并捕捉波形。如图三所示,在触发点停留的总是上升沿 上升沿在上升的过程中如果能达到触发电平的高度就被触发,否则在 Normal模式下示波器上的波形静止不动,示意波器 的右下角提示“ waiting for triggering

图二 同步信号使波形能稳定显示升沿触发，则波形不能同步，视觉上在“晃动”，但是每组数据包是等时间间隔 到来的，如果以每组数据包的第一个脉冲的上升沿作为触发源，则能稳定显示波形。因此可以用边沿延迟触发，在前一 个上升沿到来之后，延迟一段时间再触发下一个上升沿，在上例中需要延迟的时间为标识的蓝色的时间间隔部分。 下面我们来逐一解释各种触发方式。边沿触发（Edge）：边沿触发是最常用最简单最有效的触发方式，绝大多数的应用 都只是用边沿触发来触发波形。边沿触发仅是甄测信号的边沿、极性和电平。当被测信号的电平变化方向与设定相同(上 升沿或下降沿)，其值变化到与触发电平相同时，示波器被触发，并捕捉波形。如图三所示，在触发点停留的总是上升沿。 上升沿在上升的过程中如果能达到触发电平的高度就被触发，否则在 Normal 模式下示波器上的波形静止不动，示意波器 的右下角提示“waiting for triggering