应用:扫频仪可测谐振频率
使用注意 电容测量: 电容应放电后,再进行测量,以免电容放电击毁仪器。
应用:可配合激光器使用。
offset : 直流偏置。举例:如该电压的offset是1v,那么pkpk是2v的正弦波的最大值为2,最小值为0。
逻辑分析仪两种分析模式做简单的介绍。
1. 非同步模式(Asynchronous Mode)
非同步模式又称为“时序分析”,它在屏幕上显示波形的方式和示波器十分相似。与示波器不同的是:
a. 示波器只有2~4个信道,但逻辑分析仪却有8~200多个信道;
b. 另一个不同点是,逻辑分析仪将待测信号记录为一连串的“1”(高)与“0”(低)。若在取样时刻波形的位超过分析仪预设的电压临界值(电压门限)时,仪器就会记录为“1”,反之则记录为“0”。
通常我们在数字分析上,并不需要知道仔细的波形变化,需要的是逻辑的高低电平以及芯片上不同管脚的时序关系。在非同步模式中,取样的脉冲信号是由逻辑分析仪内部提供的,因此与待测物的脉冲是非同步的。
2. 同步模式(Synchronous Mode)
同步模式称为“状态分析”,它的取样脉冲信号即是由待测物所提供的,因而称为“同步”。它不象“时序分析”用波形来显示信号和时间的关系。“状态分析”通常是用列表形式来呈现待分析的信号。“状态分析”最适用于用在读取微处理器数据流上的信息。通常把它设定为以6位码来显示采集到的信息。若加上反汇编软件,便可自动把6位码翻译成汇编代码,方便找出硬件或软件上的错误。
如何设定逻辑分析仪的触发?
为嵌入式系统进行故障查找时,需要监控系统中许多信号及其数据流的实时行为,而逻辑分析仪是最能让工程师观察到嵌入式系统内详细数据的工具。不过,逻辑分析仪也不是魔术,使用者要建立正确的触发,才能正确对嵌入式系统进行故障查找。
设定逻辑分析仪的触发有时非常困难且耗时,即使知道如何写程序,也不一定会做触发设定。这是因为就逻辑分析仪而言,有许多独特的概念。但是只要一旦了解这些概念,触发设定就一点也不困难了。
本文的目的即在说明触发设定的概念,以及如何有效利用它们。
逻辑分析仪中的内存可比喻成一条很长的输送带,从待测物(DUT)撷取到的取样点,便是输送带上的物品。在输送带的一端放上新的物品时,旧的物品便会在另一端被取出。换句话说,因为逻辑分析仪的存储深度(亦即可储存的取样点)有限,因此当存储记录满时,再多撷取一个新的取样点,就需要删除一个最旧的取样点。以这样的比喻来看,逻辑分析仪的触发设定就像是“操作员站在输送带前,寻找某一个特殊的物品,他同时可控制整条输送带,在此物品被运送到某一个特定的位置时停止运送”。这个特殊的物品便是「触发点」。当逻辑分析仪检测到在内存的某个适当位置,撷取到符合触发条件的取样点时,逻辑分析仪便会停止搜集数据。同时,触发位置是可以设在内存内任何地方的。
触发顺序 (Trigger Sequence)
虽然逻辑分析仪的触发条件通常很直觉而简单,但却有可能需要做相当复杂的程序编辑,例如,使用者可能希望紧接在一个信号的上升沿后,另一个信号又产生上升沿时,将它定为触发点。由于需要一连串的步骤才能找到触发点,因此可称这些步骤为触发顺序,而其中的每一个步骤则称为触发状态。
每一个触发状态都由条件与动作两部份组成。条件即为布尔代数,例如,「若ADDR=1000」或「若SIG1产生一个上升沿」;动作则为当条件符合时,逻辑分析仪应执行的工作。例如:触发逻辑分析仪、转到另一状态(Go
To)、或激活定时器,类似于程序编辑中的If/Then叙述。每一个触发状态都会依序编号,起始时一定是执行第一个触发状态,但其它状态则可依照Go
To指令,以任意顺序来执行。当一个触发点在某一状态中不符合条件时,逻辑分析仪会撷取下一个取样点,并验证是否符合该状态的条件。以下面的触发状态为例:
If
DATA = 7000 Then Trigger
逻辑分析仪会不断搜集取样点,直到DATA为7000时才做触发。一旦逻辑分析仪触发后,即使符合触发条件的取样点不只一个,它也不会再触发。
若此条件不符合,逻辑分析仪将搜集下一个取样点并执行同一状态进行比较。若取样点符合条件,逻辑分析仪便会在另一个触发状态执行前,撷取到下一个取样点,因此绝不会有一个点符合两层以上的条件,而且每一状态代表的是在不同时间点发生的事件。
又以下面的触发顺序为例:
If ADDR=1000 Then Go To 2
If DATA=2000 Then Trigger
若逻辑分析仪撷取到的数据如下,虽然第一点可符合条件1,但触发点应发生在第7个点:
Sample No. ADDR DATA
1 1000 2000
此取样点符合第一层的条件
2 1010 3000
3 1020 4000
4 1030 5000
5 1040 6000
6 1050 7000
7 1060 2000
此为逻辑分析仪触发的点
由于新的取样点会在第一状态条件符合后,与开始测试第二状态条件之前被撷取到,因此逻辑分析仪不会在第一状态便触发。较佳的触发顺序逻辑应为「Find ADDR=1000 followed by DATA=2000 and then trigger」。下一步若触发状态的条件能够符合,逻辑分析仪便会跳至「Go To」指定的层数执行,但若没有「Go To」指令可执行,下一步该执行哪一状态便只能由逻辑分析仪决定了。有些逻辑分析仪在此时会直接执行下一状态,有些则会再执行原来那一状态,因此,为了避免如此模棱两可,最好能明白指示「Go To」这个动作。
布尔代数
若需要以数个条件同时发生的情况作为触发点,则应使用布尔代数,例如「If
ADDR=1000 AND DATA=2000」。
到底要使用多层式触发顺序,还是采用布尔代数,混淆二者是触发设定中常见的错误。通常布尔代数是用于许多事件同时发生时;而对于一个事件发生在另一事件之后,有排列先后的情形,则应使用多层式触发顺序。
分支(Branching)
分支与C语言中的Switch叙述,或Basic语言中的Select
Case相类似,都可提供具有个别动作之复合条件的测试方法。例如:
1.If ADDR<1000 Then Go To 2 (此为第一状态的第一个分支)
Else If ADDR>2000 Then GoTo 3 (此为第一状态的第二个分支)
Else If DATA=2000 Then Trigger (此为第一状态的第三个分支)
2.If DATA<=7000 Then Trigger
3.If SIG1 rising edge Then Trigger
第一状态含有三个分支,因此有三种可能的动作,若能符合第一分支的条件,则其它分支便不做测试;同时,即使一个取样点能符合多个分支的条件,最多也只能执行一个分支的动作。
另一种触发则可利用并行计数器(occurrence
counter),找到一个事件发生第N次的情况。以下的例子可设定当「ADDR=1000」发生5次时做触发:
1.If ADDR=1000 occurs 5 times
Then Trigger
使用定时器(Timer)
在某些例子中,使用者有兴趣的是信号间的相互影响,此时可使用定时器来核对事件间所耗费的时间。若想在一个边沿信号(edge),与前一个边沿信号相隔500
ns以内时做触发,就需要使用定时器。要记得的是,定时器必须在检测前激活。设定定时器的关键在于,要辨别何时激活与何时做检测。定时器需在检测到SIG1的上升沿时激活,并在出现SIG2上升沿时检测。因此,这样的测量可设定为:
1.If there's a Rising Edge on SIG1, then
Start Timer1 Go to 2.
2.If there's a Rising Edge on SIG2 And Timer1<500 ns
then Trigger.
以上的触发顺序看似正确,其实隐藏了一个很危险的缺陷。若SIG1与SIG2的上升缘相隔超过500
ns时会发生什么事?没错,逻辑分析仪不会做触发,因为Timer1会持续计时,使得触发条件永远也无法满足,但稍后可能又出现SIG1,并在500
ns内发生了SIG2。
若要解决这个问题,应在定时器每超过500
ns而没触发时,重新回到第一状态,寻找SIG1的上升沿,正确的触发顺序应为:
1.If there's a Rising Edge on SIG1, then Start Timer1 Go to 2.
2.If there's a Rising Edge on SIG2 And
Timer1<500 ns then Trigger
Else If Timer1>=500 ns, then
Reset Timer1 Go to 1
节省内存
为嵌入式软件纠错时,常遇到无法精确指出到底是汇编语言中哪一行指令是程序的问题所在。只知道错误点接着百万状态后,发生了不正常动作,因此可在此现象作触发,但却因内存有限,而无法同时看到原因(错误)与现象(问题)。两种最简单节省内存的方法是时钟与储存资格限制。
时钟限定(Clock Qualification)
分析仪采用系统时钟做为状态分析的取样率,同时撷取几个其它信号,例如:*TA与TSIZ,作为时钟限定。因此只有当系统时钟为上升沿,同时*TA(K-clock)为低基准时,才储存该取样点。
存储限定(Storage Qualification)
存储限定也可达到有效运用逻辑分析仪内存的目的,更进一步地,在触发点前后可采用不同的存储设定。最简单的存储限定是预设储存(default
storage),除非触发状态另有特别的设定,否则就须储存取样点。因此,如果只想要储存ADDR在1000至2000的点,则预设储存应设定为「ADDR
In Range 1000 to 2000」,若全部不存,则可设为储存「Nothing」。
有些问题是不能单用逻辑分析仪解决的,因为通常是在见到不正常现象时,才触发逻辑分析仪。例如为找出系统总是周期性死机(crash)的原因
,我们发现某一变量A总是在死机前变成72,所以选择在A=72前提下做触发,但如此一来,触发后待测系统却继续动作直到过了十万状态后才死机。若能在撷取到代表系统即将毁损的信号时,让系统暂停,再单步执行直到系统死机,便可找出真正的问题。这就要使用内部模块触发(Intermodule
Trigger)功能,连结逻辑分析仪与能控制该处理器执行(Run
Control)的仿真器,在找到A=72时暂停待测物,以观察究竟发生了什么状况,导致周期性死机。
通常逻辑分析仪的触发设定与软件的编辑大不相同,如果能以事先定义的触发函数以及具有完整说明的现成触发为参考,设定的工作便可简化许多。只有在没有任何一项可使用时,才需要自己编辑触发顺序。最后,在面临较复杂的触发设定时,别忘了先将问题分解,再一项一项地进行处理,同时活用逻辑分析仪中不同模块的功能组合,以扩大其使用功效。
频率比测量 A/B
先利用A通道测其频率,A通道调好后,再测频率比,A通道不动;调B通道触发电平,使闸门指示灯闪动,直到数据稳定即可,要求
fa,a' > fb,b'
时间间隔测量
在测好频率比的基础上,只将功能转换到测间隔档,如数据稳定,且闸门闪动,说明正确,如闸门闪动或不闪动,数据不稳定,可微调B通道触发电平,使闸门闪动,数据稳定为准。脉冲参数的测量与正负极性的选择有关。具体见下表。
| A,A'极性 | B,B'极性 | 触发沿极性 | 单线测试 | 双线测试 |
| + | + | A/A'通道脉冲正沿 B/B'通道脉冲正沿 |
脉冲周期 | A/A'通道脉冲正沿 与 B/B'通道脉冲正沿 之间的间隔 |
| - | - | A/A'通道脉冲负沿 B/B'通道脉冲负沿 |
脉冲周期 | A/A'通道脉冲负沿 与 B/B'通道脉冲负沿 之间的间隔 |
| + | - | A/A'通道脉冲正沿 B/B'通道脉冲负沿 |
脉冲宽度 | A/A'通道脉冲正沿 与 B/B'通道脉冲负沿 之间的间隔 |
| - | + | A/A'通道脉冲负沿 B/B'通道脉冲正沿 |
脉冲空度 | A/A'通道脉冲负沿 与 B/B'通道脉冲正沿 之间的间隔 |
驻极体电容传声器(咪头)常规的电声性能参数有指向性、电流、灵敏度、频响曲线、噪声等。一般的电声器件测试,根据测试声场条件的不同,有密封场和自由场两种。对于指向性传声器来说,这两种测试条件下测试的结果有很明显的不同;而对于全指向性传声器来说,这两种条件对测试的结果影响不大。对于全指向性产品,根据国内现有的测试仪器,我们通常采用密封场进行测试。频响曲线的测试:使用丹麦B&K2012电声测试仪和密封声罐,给声罐输出60~10KHz的扫频信号,调校信号大小,使声罐输出到测试口的声压为1Pa。将咪头放置在测试口,经由表针输出电压信号到B&K2012,在B&K2012上显示出咪头的频响曲线。一般地,全指向性咪头的频响曲线为一平直的曲线,在5KHz处有一高出5db左右的峰值。具体的指标要求其频响曲线能放置在规格书所要求的包络框内。灵敏度、电流的测试:我们使用国营第七九七厂所生产的驻极体点测仪进行测试,这也是我们重点对咪头检测的手段。咪头灵敏度的规定:咪头在接收1Pa声压信号时所输出的电压信号的大小。咪头灵敏度的大小依所用测试线路(工作电压和正极的负载阻抗)的不同而有所不同。具体的测试做法是:
1.首先保证点测仪器的表针示数的准确,如有不准,需要进行调校;
2.然后,使用标准咪头,对声罐的声场输出进行校准,使其到测试口的声压输出为1Pa(点测仪分别同时输出70Hz和1KHz信号,要求调整信号输出,使两频率在测试口的声压信号均为1Pa);
3.对声场进行调校后,即可以开始对咪头的灵敏度测试,根据客户的不同要求对其灵敏度做出不同的分选。同时可以通过仪表读出咪头漏极的工作电压;
4.测试咪头的灵敏度时,可以同时测试咪头70Hz和1KHz的灵敏度。通常的全指向性咪头的测试,可以通过比较这两点频率的灵敏度来判断咪头的频响曲线是否合格。一般的,S70与S1K的差值不超过±3dB即可判断咪头曲线的合格。噪声的测试:使用噪声测试仪,将咪头放置在消声室中进行测试。所得的噪声电压信号与咪头的灵敏度大小之比即得到咪头的信噪比参数,咪头产品,信噪比大于50dB。以上介绍,仅供参考。
名词解释
脉冲串:输出具有指定循环数目的波形,称为“脉冲串”。 脉冲串可持续特定数目的波形循环(N 循环脉冲串),或受外部门控信号控制(为门 控脉冲串)。脉冲串可适用于任何波形函数,但是噪声只能用于门控脉冲串。
徐州电信局通信建设部 郭继伟
通信设备的良好接地是设备正常运行的重要保证,对于交换机、光端机、计算机等电信网络中精密通信设备更是如此。设备使用的地线通常分为工作地(电源地)、保护地,防雷地,有些设备还有单独的信号地,以将强、弱电地隔离,保证数字弱信号免遭强电地线浪涌的冲击,这些地线的主要作用有:提供电源回路、保护人体免受电击,此外还可屏蔽设备内部电路免受外界电磁干扰或防止干扰其他设备。
设备接地的方式通常是埋设金属接地桩、金属网等导体,导体再通过电缆线与设备内的地线排或机壳相连。当多个设备连接于同一接地导体时,通常需安装接地排,接地排的位置应尽可能靠近接地桩,不同设备的地线分开接在地线排上,以减小相互影响。
通常,设备的接地电阻应尽可能地小,设备说明书上应给出对接地电阻的要求。设备的接地电阻包括了从设备内地线排到机房总地线排连线电阻、总地线排至接地桩的电阻、接地桩与大地间的电阻(地阻)以及彼此间的连接电阻,通常情况下,接地桩与大地间的电阻(地阻)是其中最主要的可变部分,除地阻外的其它部分总电阻在多数情况下总是小于1Ω。
一、地阻的测量原理
影响接地电阻的因素很多:接地桩的大小(长度、粗细)、形状、数量、埋设深度、周围地理环境(如平地、沟渠、坡地是不同的)、土壤湿度、质地等等。为了保证设备的良好接地,利用仪表对地电阻进行测量是必不可少的,常用的测量仪器是手摇式地阻表和钳形地阻表。
1.手摇式地阻表测量原理
手摇式地阻表是一种较为传统的测量仪表,它的基本原理是采用三点式电压落差法,如图1所示。其测量手段是在被测地线接地桩(暂称为X)一侧地上打入两根辅助测试桩,要求这两根测试桩位于被测地桩的同一侧,三者基本在一条直线上,距被测地桩较近的一根辅助测试桩(称为Y)距离被测地桩20
米左右,距被测地桩较远的一根辅助测试桩(称为Z)距离被测地桩40米左右。测试时,按要求的转速转动摇把,测试仪通过内部磁电机产生电能,在被测地桩X和较远的辅助测试桩(称为Z)之间“灌入”电流,此时在被测地桩X和辅助地桩Y之间可获得一电压,仪表通过测量该电流和电压值,即可计算出被测接地桩的地阻。
2.钳形地阻表测量原理
钳形地阻表是一种新颖的测量工具,它方便、快捷,外形酷似钳形电流表,测试时不需辅助测试桩,只需往被测地线上一夹,几秒钟即可获得测量结果,极大地方便了地阻测量工作。钳形地阻表还有一个很大的优点是可以对在用设备的地阻进行在线测量,而不需切断设备电源或断开地线。
电路中E和I旁的圆环表示钳形地阻表的环形卡口,Rx为被测地线桩的地阻,R1、R2 ... Rn为分布式接地系统中其它接地点的地阻。该图可以进一步等效为图3。测量时,钳形地阻表利用电磁感应原理通过其前端卡口(内有电磁线圈)所构成的环向被测线缆送入一恒定电压E,该电压被施加在图3所示的回路中,地阻表可同时通过其前端卡口测出回路中的电流I,根据E和I,即可计算出回路中的总电阻,即: E/I=Rx+ 1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn)
1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn)为R1、R2 ... Rn并联后的总电阻 在分布式多点接地系统中,通常有Rx >>
1/(1/R1+1/R2+ ... +1/Rn), “>>”意为“远远大于”假设上述条件成立,则被测地阻Rx=E/I。
事实上,钳形地阻表通过其前端卡环这一特殊的电磁变换器送入线缆的是1.7kHz的交流恒定电压,在电流检测电路中,经过滤波、放大、A/D转换,只有1.7kHz的电压所产生的电流被检测出来。正因这样,钳形地阻表才排除了商用交流电和设备本身产生的高频噪声所带来的地线上的微小电流,以获得准确的测量结果,也正因为如此,钳形地阻表才具有了在线测量这一优势。实际上,该表测出的是整个回路的阻抗,而不是电阻,不过在通常情况下他们相差极小。钳形地阻表可即刻将结果显示在LCD显示屏上,当卡口没有卡好时,它可在LCD上显示“open
jaw”或类似符号。
由于钳形地阻表的特殊结构,使它可以很方便地作为电流表使用,很多这类仪表同时具有钳形电流表的功能。另一方面,虽然钳形地阻表测试时使用一定频率的信号以排除干扰,但在被测线缆上有很大电流存在的情况下,测量也会受到干扰,导致结果不准确。所以,按照要求,在使用时应先测线缆上的电流,只有在电流不是非常大时才可进一步测量地阻。有些仪表在测量地阻时自动进行噪声干扰检测,当干扰太大以致测量不能进行时会给出提示。
二、钳形地阻表测量注意事项
从上面的介绍可以看出,钳形地阻表和手摇式地阻表的测量原理完全不同。手摇式地阻表在使用时,应将接地桩与设备断开,以避免设备自身接地体影响测量的准确性,手摇式地阻表可获得较高的精度,而不管是单点接地和多点接地系统;对于钳形地阻表,其最理想的应用是用在分布式多点接地系统中,此时应对接地系统的所用接地桩依次进行测量,并记录下测量结果,然后进行对比,对测量结果明显大于其它各点的接地桩,要着重检查,必要时将该地桩与设备断开后用手摇式地阻表进行复测,以暴露出不良的接地桩。
在单点接地系统中应慎用钳形地阻表,从它的工作原理中可以看出:钳形地阻表测出的电阻值是回路中的总电阻,只有Rx >>1/(1/R1+1/R2+ ...
+1/Rn)时,该阻值才近似于我们要测的接地桩地阻,而这个条件,在很多情况下,尤其是在单点接地系统中是不满足的。对于已埋设好而尚未与设备连接的开路接地桩,其地阻根本不能用该仪表进行测量。钳形地阻表在使用中应注意以下几点:
1.注意是否单点接地,被测地线是否已与设备连接,有无可靠的接地回路。
开路接地桩,不能测量;接地回路不可靠,测量结果不准确(偏高)。我们在实际使用中曾遇到过这种情况,在我局F150模块局验收中,我们曾使用这种仪表进行接地线地阻检查。
我们用钳形地阻表分别在A、B、C三处进行测量,发现许多局地阻偏高,尤其是C位置,许多局超过50Ω,有些局高达120Ω,于是开始怀疑测量结果不准确,后用老式的三点式测试法进行复测证实了这一点。在这种情况下,由于MDF架除地线外只有架底膨胀螺丝接地,膨胀螺丝插入室内地面不足10cm,其接地电阻必然很大,在C位置测得的回路总电阻其中包含此电阻,此时钳形地阻表工作原理中所提的假设条件不能满足,故而导致测量结果有较大偏差。
2.注意测量位置,选取合适的测量点
选取的测量点不同,测得的结果是不同
的,如在图4中的A、B、C三点测得的结果是不同的,而且差别很大,根据钳形地阻表的工作原理,这不难理解,这就要求在使用中要对测量点的选取加以注意。测量有时会遇到无处可夹的情况,在条件允许的情况下,可暂断开原地线连线,临时接入一段可夹持的跳线进行测量。
3.注意“噪声”干扰
地线上较大的回路电流对测量会造成干扰,导致测量结果不准确,甚至使测试不能进行,很多仪表在这种情况下会显示出“Noise”或类似符号。