利用示波器統(tǒng)計(jì)工具分析有噪聲信號(hào)之測(cè)量統(tǒng)計(jì)-云帆興燁
數(shù)字示波器提供了多種基于統(tǒng)計(jì)的工具,除了前文提到的平均和直方圖之外,測(cè)量參數(shù)統(tǒng)計(jì)和余暉圖,也是非常有用的工具,協(xié)助快速獲取有用信息。
對(duì)于示波器測(cè)量參數(shù),也可以使用統(tǒng)計(jì)功能,統(tǒng)計(jì)功能可應(yīng)用于示波器中可用的任何測(cè)量參數(shù),圖4是時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)間間隔誤差(TIE)測(cè)量的示例。
圖4. 333MHz時(shí)鐘的TIE測(cè)量,測(cè)量統(tǒng)計(jì)信息包括平均值、最小值、最大值,標(biāo)準(zhǔn)偏差(SDEV)以及測(cè)量次數(shù)
圖4中上部波形是333 MHz時(shí)鐘信號(hào),下部波形是時(shí)鐘信號(hào)的水平放大,TIE是實(shí)際邊沿與其理想位置之間時(shí)間差的度量,將其視為信號(hào)的瞬時(shí)相位,示波器對(duì)采集波形的每個(gè)邊沿執(zhí)行TIE測(cè)量,即所謂的“全實(shí)例”測(cè)量。放大測(cè)量讀數(shù)部分,使其更易于閱讀,測(cè)量讀數(shù)Value顯示最后的TIE測(cè)量值,在這個(gè)例子中為8.2ps,它還顯示統(tǒng)計(jì)中包含的平均值,最小值,最大值,標(biāo)準(zhǔn)偏差和測(cè)量次數(shù)。在此示例中,統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括超過一百萬個(gè),平均值是所有這些測(cè)量值的平均值,在此示例中為零,因?yàn)?/span>TIE的值不為零,這表明TIE測(cè)量值既有正值也有負(fù)值,平均值為零。最小值是確定的最小TIE值,最大值是測(cè)到的最大TIE值,最大值和最小值的差值是統(tǒng)計(jì)的TIE測(cè)量值范圍,在該示例中,最小值為-34.3 ps,最大值為40.7 ps,這再次確認(rèn)了TIE既有正值,也有負(fù)值。標(biāo)準(zhǔn)偏差(通常稱為sigma)是樣本值相對(duì)均值分布的度量,由于均值為零,因此標(biāo)準(zhǔn)偏差等于TIE的均方根(rms)值,所有測(cè)量樣本值的68%位于高斯分布的平均值的±1標(biāo)準(zhǔn)偏差內(nèi)。在數(shù)值測(cè)量讀數(shù)下方,是一個(gè)直方圖圖標(biāo),稱為“histicon”,顯示測(cè)量值的分布,直方圖繪制了小范圍內(nèi)測(cè)量值與出現(xiàn)次數(shù)的關(guān)系,“histicon”的鐘形分布是高斯分布或正態(tài)分布的特征。測(cè)量統(tǒng)計(jì)提供了百萬次測(cè)量的簡(jiǎn)明描述,讓我們知道平均值、最大和最小值,以及直方圖分布的形狀,它看起來是高斯分布。我們可以更詳細(xì)地輕松查看TIE測(cè)量的直方圖,點(diǎn)擊“histicon”將打開包含直方圖的函數(shù)曲線,以便進(jìn)行更詳細(xì)的分析,如圖5所示。
圖5 . 展開“histicon”可研究TIE測(cè)量的直方圖,直方圖參數(shù)讀取平均值,標(biāo)準(zhǔn)偏差和范圍
曲線F1顯示TIE測(cè)量值的直方圖,直方圖也可以是測(cè)量對(duì)象,并且已啟用三個(gè)直方圖參數(shù)以顯示直方圖的平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和范圍,參數(shù)標(biāo)記以圖形方式顯示直方圖參數(shù)的基本原理,并非所有示波器都提供直方圖,在大多數(shù)情況下,它是一項(xiàng)可選功能。TIE是定時(shí)不確定性或抖動(dòng)的一種表示形式,直方圖測(cè)量參數(shù)量化抖動(dòng),標(biāo)準(zhǔn)偏差表示均方根抖動(dòng),范圍參數(shù)表示峰峰值抖動(dòng),這些值測(cè)量直方圖所包含樣本的實(shí)際抖動(dòng),可以將該信息外推至1012或更多樣本的抖動(dòng),這適用于許多高速串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)所需的抖動(dòng)測(cè)試,大多數(shù)高端示波器都提供此類串行數(shù)據(jù)分析軟件。
統(tǒng)計(jì)工具協(xié)助可視化波形
可以使用統(tǒng)計(jì)工具協(xié)助以多種方式顯示噪聲信號(hào),在示波器的存儲(chǔ)器中疊加多次采集會(huì)產(chǎn)生余暉圖,它用于生成持久性顯示,顯示多次采集的歷史記錄。它還可以用于通過基于通過每個(gè)采樣點(diǎn)的垂直切片的統(tǒng)計(jì)分析來提取信號(hào)的平均值,標(biāo)準(zhǔn)偏差或范圍來分析波形。這些余暉圖功能的水平分辨率為10ps或等效采樣率為100GSample / s。