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      datasheet

      Keysight InfiniiVision 3000T X系列示波器橫向評測

      2019-07-05來源: EEWORLD作者: Erin East關鍵字:Keysight  示波器

      翻譯自——Keysight Blogs


      有關技術名詞:波形刷新率、死區時間、采樣時間、隨機捕捉、區域觸發、小故障、觸發隔離、串行總線解碼、分段存儲、掩膜極限測試、眼圖模板測試

       

      在眾多高質量示波器中選擇一款適合你的一款確實比較頭疼。有一些重要的功能需要考慮,它們可能會對調試產生很大的影響。當你在尋找一個示波器的時候,要把這三個問題放在你的腦海中:

       

      1.我能快速而容易地捕獲隨機或不頻繁的信號問題嗎?

      2.我能以盡可能高的精度捕獲信號事件嗎?

      3.是否有足夠的分析能力,以充分表征我的設備?

       

      如果對每個問題的回答都不是那么可肯定,那就再深入一點,以確保示波器能滿足你的測試要求。確保儀器提供快速的結果,以提高調試效率和準確性。

       

       

      新推出的Tektronix 3系列示波器與目前流行的Keysight InfiniiVision 3000T x系列示波器存在一些關鍵的區別,這些區別將決定上述問題的成敗。

      先來看一下他們的性能功能指標:

       

      C:Users1DocumentsTencent Files534705941ImageC2C38UO~1%K51Q1]60AMLV{1_3.png

       

      先總結一下InfiniiVision 3000T x系列的優勢:

       

      •  更高的波形刷新速度,可達到1,000,000 wfms/s

      • 更簡單的創建觸發區域,對其進行針對性分析

      • 擁有標準分段存儲功能,可對每一個數據包進行測量

      • 更快的掩碼極限測試

      •  目前唯一使用基于硬件串行解碼的示波器

      • 頻率響應分析能力(FRA),快速識梳理各種設備的響應輸入頻率

      • 完整的應用程序包,讓你設計潛力最大化提升

       

      下面就詳細的介紹一下他們的特性。

       

      Tektronix 3系列和3000T x系列的帶寬范圍從100mhz到1ghz,并具有8位ADC。兩者都提供2或4個模擬通道,并可選擇添加16個數字通道來分析數字數據。

       

      然而,與Tektronix 3系列不同的是,InfiniiVision 3000T x系列示波器提供了業界領先的波形刷新速度,能捕捉難以捉摸的故障和異常現象,這在其他示波器上是不可能的。結合廣泛的軟件選項、分析功能和探針,3000T x系列讓用戶能夠放心測量。

       

       

      讓我們仔細看看他的規范和特性,確保上述三個問題都能夠滿足。

       

      1.我能快速而容易地捕獲隨機或不頻繁的信號嗎?

       

      捕獲錯誤和小故障是調試時的關鍵。用戶希望在信號中看到所有錯誤,以驗證沒有任何bug可供客戶查找。3000T x系列示波器有兩種其他示波器無法做到的方法:迄今為止最快的波形更新速度和最直觀的觸發系統。

       

      波形刷新率

       

      先科普一下:波形刷新率又叫波形捕獲率,指的是每秒鐘波形刷新的次數,表示為波形數每秒(wfms/s)。事實上,示波器從采集信號到屏幕上顯示出信號波形的過程,是由若干個捕獲周期組成的。一個捕獲周期包括采樣時間和死區時間,模擬信號通過ADC采樣量化變轉為數字信號同時存儲,整個采樣存儲過程的時間稱為采樣時間。

       

      說世界上最快的波形更新速度時,并不是在夸大。業界領先的每秒1,000,000波形(wfms/s)的3000T x系列的更新速度遠遠超過了Tektronix 3系列的更新速度。在FastAcq模式下,3系列可以達到280,000 wfms/s,但重要的是,FastAcq模式限制了示波器的其他關鍵功能。在正常采集模式下,該3系列可以達到約50,000 wfms/s。這比InfiniiVision 3000T x系列慢20倍。

       

      為什么示波器的波形刷新率非常重要?

       

      帶寬、采樣率和存儲器深度是工程師選擇數字示波器時最常使用的評估指標。波形刷新率則是另一項重要的考慮因素。示波器采集波形和更新顯示的速率確定了捕獲到隨機和偶發事件,例如毛刺的概率。當評估示波器時,其反應能力會影響你的決定。為正確感受示波器反應是否敏捷,只需探測相對快的重復信號和觀看其反應。如果示波器的顯示更新太慢,就會感到這臺示波器非常遲鈍,因而極不好用。因此,更快的波形更新速度提高了示波器捕獲難以捉摸的事件的概率。要了解為什么這是真的,你必須首先了解什么是所謂的示波器“死區時間(dead time)”。(備注:采樣率是ADC的指標,波形刷新率是處理器的指標。)

       

      每個示波器都有一個固有的特性,稱為“死區時間”(英文叫做“dead time” or “blind time”)。這被定義為示波器每次采集之間的時間間隔。換句話說,就是示波器處理以前采集到的波形所花費的時間。示波器必須對存儲的數據進行測量運算顯示等處理,才能開始下一次的采樣,這段時間稱為死區時間。死區時間內,示波器并沒有進行波形采集。一個捕獲周期完成就會進入下一個捕獲周期,捕獲周期的倒數就是波形刷新率。

       

       

      波形刷新率為Tacq(采樣時間)和Tdeat(死區時間)的倒數,波形刷新率=1/(Tacq采樣時間+Tdeat死區時間)。其中采樣時間由示波器屏幕的采樣窗格決定,用水平時基檔位乘以水平方向格數,當水平時基確定后,采樣時間就會固定。而死區時間是由示波器的處理能力決定的,當示波器對數據處理能力不足時,就會對采集的大數據不能及時進行處理,死區時間就會變長,刷新率就會降低;當示波器對數據的處理能力很強時,死區時間就會變短,相應刷新率就會很高。因此死區時間是影響刷新率的重要因素。在這段死區,示波器會完全忽略可能發生的任何信號活動,如圖所示,這意味著這個dead time越短越好。

       

      波形更新速率規格說明了示波器每秒采集的次數。波形更新速率越大,每秒的捕獲次數越多,dead time越短。那么你就越有可能捕捉到難以捉摸的信息。Keysight 3000T x系列示波器的速度比Tektronix示波器快20倍,這就意味著捕獲錯誤的可能性是Tektronix示波器的20倍。

       

       

      圖3和圖4顯示了慢波形刷新速率(50,000 wfms/s)和InfiniiVision 3000T x系列的1,000,000 wfms/s的快速刷新速率之間的差異。圖4中出現的不常見故障甚至不能被圖3中較慢的刷新速度捕獲。所以,較慢的刷新速度可能極具誤導性,它使你相信你的信號沒有錯誤,而實際未必是你看到的。

       

      除了發現小故障以外,更高的波形刷新率意味著你的示波器反應更靈敏,并顯示你在其他情況下看不到的細微波形細節。這些細節說明噪聲和抖動的存在可能性,需要進一步分析。更高的波形刷新速率還有很多好處,這僅僅是皮毛。

       

      區域觸發

       

      更快的波形刷新速度可以捕獲很少的事件,那么下一步就是隔離它們。由于需要多步處理和必要的計算或猜測工作,因此處理這種罕見的事件通常會很麻煩。InfiniiVision 3000T x系列可以通過簡單地揮揮手指創建一個區域來隔離信號事件。從這里開始,你唯一要做的選擇就是你是否想要信號與那個區域相交,這些復雜事件就這樣被觸發了。此外,你還可以使用區域觸發功能來隔離串行總線的部分。例如,如果你看到大量的CAN總線產生錯誤,可以通過在其上繪制一個框來輕松地隔離它。

       

       

       

      而由于Tek 3系列的波形刷新速度較慢,可能看不到需要隔離的小故障。就算你有幸看到了,那么只有使用復雜的高級觸發器才能在Tek 3系列中隔離這些事件。高級觸發器需要你對正在測試的信號、信號的形狀、參數質量以及如何正確設置示波器以捕獲信號有一定的了解。在大多數情況下,這可能是困難的或幾乎不可能的。

       

      Keysight的區域觸發功能被設計為一個“point and shoot”系統,以快速隔離設計中的困難信號,而Tektronix 3系列示波器不提供區域觸發。

       

      2. 我能以盡可能高的精度捕獲信號事件嗎?

       

      分段存儲

       

      當捕獲脈沖或分組信息(如串行總線)時,在許多情況下,必須捕獲數百次這些數據包。在大多數示波器上,包括Tektronix 3系列,唯一的方法是縮小你的信號(增加你的時間基數)。然而,問題是這恰好降低了你的采樣率。如此,當你試圖分析每個數據包時,你得到的捕獲都是扭曲的而且毫無用處。

       

       

      在keysight 3000T x系列示波器上的標準分段存儲功能允許你捕獲長時間跨度和使用盡可能高的采樣率。這確保你看到的信號的最真實的表示,并獲得高度準確的測量。

       

       

      圖8顯示了由于高采樣率而在每個錯誤數據包中捕獲的信號細節。使用分段內存進行串行總線譯碼,還提供了一個列表顯示,其中包含詳細的解碼信息和每個數據包的時間標識。你可以輕松地單擊每一行來分析數據包并對其進行測量。很遺憾,Tektronix 3系列示波器不支持分段內存獲取。

       

      3.是否有足夠的分析能力,以充分表征我的設備?

       

      描述你的設備好壞應該始終超越一些基本的測量功能。在Keysight 3000T x系列上有許多分析應用程序,而在Tektronix 3系列上卻找不到,這些應用程序可以很容易地測試設備的各個部分。

       

      模板極限測試

       

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      模板(掩碼)極限測試在驗證測試中非常有用,無論是在研發還是制造中。掩碼測試功能非常簡單地圍繞信號創建掩碼。如果信號中有錯誤,則會違反掩碼,并使用紅色標記錯誤和通過/失敗統計數據,如圖9所示。這是執行通過/失敗測試并確定信號在很長一段時間內是否經歷錯誤的最有效方法。

       

      InfiniiVision掩模極限測試功能是基于硬件的,可以在280,000 wfms/s的速度下進行測試,這使得它比其他所有供應商的示波器上基于軟件的掩模測試快了一個數量級。但是,Tektronix 3系列示波器不支持任何形式的波形掩模測試。

       

      你可以使用“automask”功能在信號周圍創建上升時間掩碼(rise-time mask),也可以上傳更復雜的已知信號的自定義掩碼。Keysight為許多常見的串行總線(如CAN和ARINC429)提供了免費的掩碼模板。

       

      基于硬件的串行解碼

       

      Keysight的InfiniiVision系列儀器是目前唯一使用基于硬件串行解碼的示波器。所有其他示波器供應商都使用軟件后處理技術來解碼串行數據包/幀,使用這些軟件技術,波形和解碼刷新速度非常慢,有時會慢到每秒刷新幾次。當你必須同時分析多個串行總線時,情況只會變得更糟。

       

      需要注意的是:快速的波形刷新速度增加了捕獲不頻繁串行通信的概率。

       

      C:Users1DocumentsTencent Files534705941ImageC2CLL9TF1])UOBBV3C4W)_{S4G.png

       

      圖10顯示了一個Keysight InfiniiVision x系列示波器捕獲一個隨機的和不常見的USB錯誤幀的例子。示波器的上半部分以列表的(lister)格式顯示解碼后的數據,波形下面顯示的是與時間相關的解碼軌跡。lister功能支持所有串行解碼選項。

       

      除了基于硬件的解碼,Keysight 3000T x系列還為汽車提供了進一步的分析:

       

      符號解碼文件的一些協議,使其更容易理解每個數據包。

      眼圖模板測試[1],以描述罕見的錯誤。


      頻率響應分析

       

      如果你使用的是任何類型的放大器、濾波器或電源,你必須分析設備將如何響應各種輸入頻率。在許多情況下,你可能會發現某個輸入頻率導致設備故障。Keysight-exclusive頻率響應分析能力(FRA)能夠得到開關電源環路響應的伯德圖 。這使你能夠查看輸入信號與輸出信號的增益和相位。

       

      小科普:頻率響應分析(FRA)是一種表征當今各種電子設計頻率響應(增益和相位隨頻率的變化)的關鍵測量,這些設計包括無源濾波器、放大器電路和開關模式電源(環路響應)的負反饋網絡。過去,工程師通常使用網絡分析儀或獨立的低頻 FRA 來執行這些測量,不過,是德科技現在推出了 Keysight InfiniiVision 3000T X 系列示波器,創造性地在示波器中提供了自動頻率響應分析功能。這種頻域測量功能通過掃描增益和相位測量結果隨頻率的變化(伯德圖)而實現。該 FRA 軟件使用示波器的內置波形發生器(WaveGen)來仿真各種頻率設置下的被測電路,并使用兩個示波器通道來捕獲輸入和輸出信號。在每個測試頻率上,示波器將會測量、計算并以對數形式繪制增益(20LogVout/Vin)和相位圖形。

       

      C:Users1DocumentsTencent Files534705941ImageC2C[T5_NU`@TPOYXYBFNBZ]H`B.png

       

      FRA應用程序使用內置波形發生器的示波器在你的設備輸入端進行頻率掃描。掃描范圍和每十年的點數由用戶定義。當你探測設備的輸入和輸出并進行掃描時,示波器測量并計算每個頻率測試點的增益和相位,并以伯德圖的形式繪制結果,如圖12所示。

       

      C:Users1DocumentsTencent Files534705941ImageC2CV@5JA3XFA_63IJ`}8BEXZRG.png

       

      通過x軸上的掃頻范圍和y軸上的增益和相位數據,你可以確定你的設備在任何輸入頻率值處是否發生故障。如果bode圖在任何時候看起來不正常,你可能需要在特定的輸入頻率上執行進一步的分析以確定原因,Tektronix 3系列不支持頻率響應分析。

       

      應用程序包

       

      可選的軟件解碼和高級分析功能在Keysight 3000T x系列上更便宜。例如,Tektronix嵌入式選項只包含I2C和SPI觸發器和解碼。Keysight的InfiniiVision嵌入式軟件包包括I2C、SPI、UART、I2S、USB-PD觸發器和解碼,以及掩模測試和FRA應用。Tektronix和Keysight軟件選項的價格大致相同,但是InfiniiVision軟件包提供了更多的功能,可以真正讓你全面了解你的設計。

       

      功能對比

       

      從數據上看,很容易看出Keysight InfiniiVision 3000T x系列示波器讓你自信地說:

       

      我可以快速和容易地捕捉隨機或不頻繁的信號問題與世界上最快的波形刷新速度和簡單區域觸發;可以用分段內存能力以最高的精度捕獲信號事件;有足夠的分析能力來幫助我充分描述我的設備:掩碼限制測試、頻率響應分析、基于硬件的串行解碼和應用程序包。

       

      示波器作為最重要的測量工具,工程師使用它對電源設計進行測試和表征。但是, 大多數示波器在執行頻率響應測量時有很大的局限性,例如控制環路響應。Keysight InfiniiVision3000T x系列是業界首款能夠自動執行控制環路響應測量的示波器。雖然示波器的動態范圍和精度與低頻網絡分析儀相比不夠出眾,但實際上也是夠用的。我們將示波器與網絡分析儀進行同類產品測試比較,從中可知:在低噪聲直流輸出上表征線性電源時,InfiniiVision 3000T x系列示波器測得的增益和相位測量結果非常接近于網絡分析儀。

       

      在分析示波器時,要確保你考慮了整個系統和能夠幫助你加速測試的能力。InfiniiVision 3000T x系列是通用電子調試和制造驗證測試的優越解決方案。做出你可以信任的度量,從而創造出能夠改變未來的設計。

       

       

      此文章屬于作者觀點,不屬于本網站立場,謝謝。

       


      [1]眼圖是示波器測試得到的圖形。使示波器水平掃描周期與接收碼元的周期同步,由于示波器的余暉作用,示波器掃描所得的每個碼元波形疊加在一起,這時示波器上看到的圖形像人的眼睛,故稱為眼圖。眼圖是評估鏈路質量的重要依據,可以反應鏈路受碼間干擾和噪聲影響的程度。


      關鍵字:Keysight  示波器

      編輯:muyan 引用地址:http://www.xd699.com/Test_and_measurement/ic466764.html
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