數(shù)字信號(hào)的測量分析

數(shù)字信號(hào)是用來傳達(dá)特定數(shù)字值的信號(hào)，最簡單、常見的是二進(jìn)制信號(hào)，示波器判定過程為低于門限的值表示為“0”，高于門限的值表示為“1”，門限電平?jīng)Q定著怎樣判決輸入信號(hào)。

圖5：數(shù)字信號(hào)判決過程

鼎陽科技示波器產(chǎn)品系列的數(shù)字通道功能可進(jìn)行自定義邏輯門限設(shè)置，除此之外，可設(shè)置的邏輯電平包括TTL、CMOS、LVCMOS 3.3V、LVCMOS 2.5V。

圖6 邏輯門限設(shè)置

捕獲了數(shù)字信號(hào)后，用戶需要分析信號(hào)，更好地了解底層原因，鼎陽科技多款示波器的自動(dòng)測量、統(tǒng)計(jì)和光標(biāo)等波形分析工具可以協(xié)助快速了解事件特點(diǎn)、診斷問題。

串行總線解碼

在數(shù)字電路測試中，解碼是將捕獲的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀的信號(hào)表示形式的過程，這有助于工程師更好地理解電路中的數(shù)據(jù)傳輸和處理方式，進(jìn)而對(duì)電路的功能和性能進(jìn)行分析和評(píng)估。

示波器在數(shù)字電路測試中扮演著關(guān)鍵角色，它不僅能夠捕獲電路中的數(shù)字信號(hào)，還能通過內(nèi)置的解碼功能將信號(hào)轉(zhuǎn)換為可讀的格式，這大大簡化了工程師對(duì)信號(hào)的分析過程，提高了測試效率。

鼎陽科技示波器可提供多種總線協(xié)議的觸發(fā)與解碼功能，例如I2C、SPI、UART、CAN、LIN協(xié)議等，其能夠準(zhǔn)確地捕獲接口總線上的電信號(hào)，并以波形的方式直觀展示出來，可同時(shí)觀察多個(gè)信號(hào)線的總線系統(tǒng)，進(jìn)行信號(hào)間的時(shí)序關(guān)系分析，更加深入地了解接口總線的通信情況，確保接口的穩(wěn)定性和性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

圖7 SPI解碼結(jié)果

數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的抖動(dòng)測量

抖動(dòng)(Jitter)是信號(hào)沿相對(duì)其理想位置的偏移量，在高速數(shù)字電路測量中，通常關(guān)心的是高頻抖動(dòng)。

抖動(dòng)是數(shù)字信號(hào)，特別是高速數(shù)字信號(hào)非常重要的一個(gè)概念，越是高速的信號(hào)，其周期越短，對(duì)于抖動(dòng)的要求就越嚴(yán)格。

對(duì)于復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)來說，除了關(guān)心其抖動(dòng)的RMS值以及峰峰值以外，還會(huì)關(guān)心該抖動(dòng)的不同組成成分，因?yàn)椴煌煞值亩秳?dòng)對(duì)于數(shù)字電路的影響是不一樣的，相應(yīng)的應(yīng)對(duì)手段也不一樣，比如很多高速總線都會(huì)對(duì)高速數(shù)字信號(hào)的隨機(jī)抖動(dòng)成分、周期性抖動(dòng)、數(shù)據(jù)相關(guān)抖動(dòng)等進(jìn)行進(jìn)一步的分解和研究。

鼎陽科技部分示波器系列產(chǎn)品可提供抖動(dòng)分析選件，可以對(duì)數(shù)字信號(hào)的多種抖動(dòng)參數(shù)進(jìn)行測量，并且基于TIE數(shù)據(jù)對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行分解，對(duì)各種抖動(dòng)分量進(jìn)行時(shí)域和頻域上的解析。

圖8 抖動(dòng)的分解

抖動(dòng)分解完成后，在對(duì)RJ估計(jì)正確的情況下，可以通過有限樣本的抖動(dòng)測量值來估計(jì)任意誤碼率下的TJ，以節(jié)省測試時(shí)間；對(duì)各組成分量的形成原因的分析，可以在測量到某分量時(shí)反推到形成原因，有利于快速定位問題。

圖9 示波器抖動(dòng)分析界面

總結(jié)

鼎陽科技示波器的多款功能在數(shù)字電路測試中可以發(fā)揮重要作用，特別是高帶寬、高采樣率產(chǎn)品，即使在測量高頻信號(hào)時(shí)，也能保證信號(hào)的真實(shí)還原，捕獲高速瞬態(tài)信號(hào)，從而快速、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)和定位問題。