#量測 #示波器 #波形產生器 #電源供應器 #頻率響應測試 #嵌入式系統 #汽車串列匯流排 #新創Startup #自造者Maker
【示波器+波形產生器+電源供應器,500 美元一次獲得!】
示波器、波形產生器與電源供應器,可謂電子工程的「量測三寶」,整套採購下來費用並不低;對新創或教學單位來說,可能是不小的負擔。量測廠商看到此一需求缺口,祭出「高規低價」的經濟型示波器以拓展新客群,可針對廣泛的嵌入式和汽車串列匯流排應用進行解碼和分析,包括 I2C、SPI、UART / RS232、CAN 和 LIN,讓人眼睛一亮的是:售價從 500 美元起跳、甚至比一支智慧型手機更親民!
量測功能涵蓋示波器、數位電壓表 (經註冊免費獲得) 和頻率計等 24 個典型示波器量測功能,可快速分析訊號並確定相關參數;閘控快速傅立葉轉換 (FFT) 函數可提供額外的訊號分析,用戶可在單一螢幕上將時域和頻域做關聯性比對,波罩限制測試還可協助檢測訊號錯誤。同系列較高階的機型,還內建可換算頻率的 WaveGen 函數產生器和頻率響應分析儀,方便理解「波特圖」基本原理。
FFT 功能可發現串擾或因放大器非線性所引發的類比訊號失真問題,讓工程師得以細察隨機/偶發突波及異常訊號。除了波特圖和波形更新率優勢外,頻寬、採樣率和儲存深度是選擇數位示波器常用的評估指標,因為將關係到可觀測的最高頻率、繪圖精細度,以及連續採集和儲存能力。以「簡單」為訴求,該系列內建 11 種演示訊號供參酌,且允許關閉「自動量測模式」,讓使用者有更多操作選擇和嘗試型態,適用於教育訓練、生產測試或自造者。
基於成本與技術考量,「頻率響應測試」通常不在經濟型示波器的標配之列,但此款新問市的「六合一整合儀器」卻罕見大手筆將其納入。透過 20Hz~20 MHz 大範圍增益與相位曲線自動掃瞄,可從波特圖看出在不同頻率條件下的系統增益大小、相位及變化趨勢;之所以能實現這個超級任務,是拜高效能元件和專業軟體分析能力所賜,可在類比通道上執行加、減、乘、除等濾波器運算功能。此外,它還免費標配兩支可切換衰減比的探棒,再為用戶省下一筆採購費用。
延伸閱讀:
《向下滲透!Keysight 進軍「經濟型示波器」市場》
http://compotechasia.com/a/celue___/2017/0425/35227.html
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#電源設計 #能源效率 #即時示波器 #快速傅利葉轉換FFT #高斯雜訊
#暫態響應Transient Response #電源引發抖動PSIJ #時序餘裕Timing Margin
【電源輸送完整達陣,讓電子產品更有效率】
電子產品的優異功能表現,需要品質更好的直流電源支撐。透過前兩篇關於電源設計的介紹,我們了解到如何以「能源緩衝」概念優化物聯網 (IoT) 的功率架構,以及利用降壓—升壓相互調節以適應不同的電源輸入條件;不過,若想進一步維持「電源完整性」——意指直流電源從 DC/DC 轉換器輸出到電路元件閘極的傳輸效能,盡可能降低耗損,常被用來量測漣波、雜訊、暫態響應 (Transient Response) 以及其他許多電源完整性參數的「即時示波器」,會是很好的幫手。
「乾淨」電源的重要性不斷在提升,並與新一代產品設計的密度和速度成正比。直流電源的偏差可能是造成數位系統時脈與資料抖動的最大元兇,即所謂的電源引發抖動 (PSIJ)。電源壓降對數位元件來說,可能會因該元件閘極降低傳播延遲,造成時序餘裕 (Timing Margin) 縮減,甚至發生位元錯誤。當數位元件的切換速度與電壓轉換率增加時,電源供應器的切換雜訊也會因而升高;其造成的雜訊會發生在切換電流的頻率上,且動輒超過1GHz。
提升能源效率或降低功耗則是設計者要面對的另一項任務。為降低功率密度,並將功耗維持在可接受的大小,設計者須降低直流工作電壓或縮減直流電源的容差範圍,導致要量測的直流電源越來越小、且交流訊號越來越快。在理想狀態下,直流電源上應該不會有任何雜訊;然而,電源仍存在單純的高斯雜訊,那是不可避免的熱雜訊 (電子熱攪動所產生的雜訊) 所造成的,但這通常不是最大的雜訊來源;電源本身的切換雜訊,以及電路元件的切換電流所引發的暫態電流才是。
切換事件產生的雜訊可能會隨機出現,往往與系統時脈密切相關。設計者可將直流電源上的雜訊視為多種「訊號」的組合,簡化量測和分析工作。由於直流電源雜訊的頻寬相當寬,大部分的人在量測此種雜訊時,通常比較喜歡使用示波器,因為它具有寬廣的頻寬且簡單易用,同時也是隨手可得的儀器。藉示波器的「快速傅利葉轉換」(Fast Fourier Transform; FFT) 功能在頻域中檢視訊號,有助於查明電源的雜訊來源;每次觸發會擷取一段有限時間,取決於記憶體大小和取樣率。
當輸入訊號的頻率低於示波器時間擷取區間的倒數時,FFT 就無法「看到」該頻率。FFT 可分析的最低頻率是1 / [1 / (取樣率) X (記憶體深度)],若要用 FFT 查看可疑來源時,必須設定好記憶體深度以擷取足夠的取樣數。觸發可幫忙顯示和量測電源雜訊的一些成份,它們是從系統中的其他元件 (兩者會相位同調) 耦合到電源中的。尋找直流電源雜訊可能的來源,對電源完整性工程師或技術人員來說是重要步驟;一旦找到雜訊來源,就可設法降低或消除相關效應。
延伸閱讀:《利用示波器的 FFT 和觸發功能找出電源雜訊可能的來源》
http://compotechasia.com/a/ji___yong/2016/0201/31084.html
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