使用 InfiniiVision 6000 X 系列示波器查找异常毛刺出现的原因
应用指南
使用 InfiniiVision 6000 X 系列示波器查找异常毛刺出现的原因
序言
异常毛刺、非单调边沿和亚稳态信号是几类经常使工程师感到烦恼不已、寝食难安的信号异常。
对异常进行故障诊断通常分三步走：
- 观察识别；确认异常存在
- 信号隔离；将异常信号与良好信号分离
- 分析收集；查找导致根本原因的线索（例如频率异常、独一无二的码型，或者其他标识以对第一个异常的原因进行诊断。）
本应用指南是对 Keysight InfiniiVision 6000 X 系列示波器的内置自动演示之一“查找造成毛刺的耦合信号”的补充。本应用指南包含下列内容：
- 快速波形捕获率及其为何如此重要的原因
- 硬件 InfiniiScan 区域触摸触发及其如何能加速您的信号隔离
- 色度可支持的分段存储器，及其如何对您的信号提供更深入分析
- 10 位计数器和加法计数器，以及特定事件触发的计数器如何帮助您进行故障诊断
确认和隔离异常
如果您怀疑自己的设计中存在异常，那么无论是在产品开发、设计验证还是故障分析过程中，您所要做的第一件事便是找到异常。图 1 所示的是混在良好信号中的一个异常毛刺。该毛刺会造成设计出现间歇性的操作故障。如果像传统的数字存储示波器一样采用较慢的波形捕获率（触发更新速率），则第一步的观察确认将会耗费很长时间。不过，借助 6000X 系列每秒 450,000 波形的捕获率（波形 / 秒），您可以立即看到这种异常毛刺。在节约时间方面，如果您使用捕获率为 450,000 波形 / 秒的示波器来显示一个毛刺可能需要 10 秒钟，但如果换用 1,000 波形 / 秒 捕获率的示波器来，显示同一毛刺需要 75 分钟！
现在，您已确认了毛刺，接下来您会希望将其与良好信号隔离开来。使用高级触发是在现代示波器中隔离信号的基本方法。不过，设置高级触发需要专业知识，该过程可能极富挑战性，这要视您要试图隔离异常的复杂程度而定。凭借6000 X 系列独有的硬件 InfiniiScan 区域触摸触发，信号隔离变得非常简单，只需在信号周围或感兴趣的区域划一个方框即可，并选择信号是否为“必须交叉”或“不得交叉”。
示波器将会仅显示满足这些限定条件的波形。图 2 和图 3 是使用 InfiniiScan 区域触发隔离我们示例信号中异常毛刺的示例。由于 6000X InfiniiScan 区域触发基于硬件，它可通过速度高达每秒 160,000 波形的触发进行扫描。相较之下，基于软件的区域触发每秒仅能查看约 1,000 个波形。
收集并深入分析以确定毛刺的来源
一旦异常得到隔离，下一步就是收集并分析相关信息，并试图找出这个毛刺的根本原因。使用 6000 X 系列多点触摸屏上的双光标，我们可以快速测量毛刺的大小，在图 4 的情况下，毛刺约为图中所示的 40 ns。在了解了这个毛刺的宽度后，我们现在可用第二种方式来隔离毛刺。我们真正想要了解的是，这个毛刺是否多次发生，如果是，那么其发生频率是多少。在此情况下的高级触发中，脉宽触发是较为理想的一个。脉宽触发可通过设置“大于”、“小于”或“在……之间”的脉宽条件来工作。图 5 所示的脉宽触发设置采用“小于 50 ns”的脉宽。
但是我们如何才能找出毛刺多长时间发生一次呢？分段存储器是 6000 X 系列的一个标准功能，它能让您有选择地捕获和存储重要的信号活动或分段，而不会捕获琐碎的信号空闲时间。我们为每一分段提供一个相对于第一个触发事件时间标识。分段存储器是一个理想的解决方案，因为我们怀疑这种毛刺的出现频率很低，间隔有非常长的空闲时间。我们将使用分段存储器和脉宽触发来找出这种毛刺发生了多少次。图 6 显示了捕获 50 个毛刺的结果。使用可滚动的侧栏事件列表，您可快速找出每个分段的时间标识。这个列表说明，毛刺是周期性的，每 42 ms 发生一次，或发生频率为 23.8Hz。换句话说，您可以确定这个毛刺的潜在根本原因是来自信号源的一个耦合信号，频率大约在 23.8 Hz。
同时使用分段存储器和色度分析，可进行进一步的深入分析。当色度显示激活后，分段存储器的“分段分析”功能能够重叠所有分段。通过显示波形的三维定量视图，色度显示能够提供特定感兴趣事件的发生频率是多少，所以要找出如图 7 所示的异常波形信号，这是一个理想的解决方案。
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