示波器和頻譜儀都是電子測試測量中必不可少的測試設備，分別用于觀察信號的時域波形和頻譜。時域波形是信號最原始的信息，而頻譜的引入主要是為了便于分析信號，比如諧波和雜散的測試，從時域上很難觀察到，但是從頻域就可以非常明了的區(qū)分開。

示波器除了具有采集信號的基本功能，還可以對信號進行 FFT 變換得到頻譜，從而兼具頻譜分析功能。幾乎所有的中高端示波器均支持 FFT 頻譜分析。本文安泰測試將要介紹的是泰克示波器的頻譜分析功能——Spectrum View，是一款功能強大的頻譜分析工具，它的引入開啟了全新的時頻域信號分析。

結合了 TEK049 ASIC 創(chuàng)新平臺及 TEK061 低噪聲前端放大芯片的頻譜模式 -- Spectrum View 是獲得高動態(tài)、低噪底的強有力保證。

圖 1. TEK049 平臺和超低噪聲前端 TEK061

SpectrumView 特性一覽

從實現(xiàn)方法上講，Spectrum View 也是采用 FFT，但并不是直接處理采集的樣點，而是先通過數(shù)字下變頻(DDC 技術 ) 得到 IQ 數(shù)據(jù)，然后經(jīng)過 FFT 得到信號頻譜。這也是相對于傳統(tǒng) FFT 的一大特色。與原始采集信號相比，IQ 信號攜帶的頻率要低很多，對 IQ 數(shù)據(jù)重采樣無需太高采樣率，大大降低了數(shù)據(jù)量，提高了處理速度。

無論與頻譜儀比較，還是與示波器傳統(tǒng)的 FFT 方法相比，Spectrum View 都具有自己的特色：

· Spectrum View 使得時、頻域捕獲時間相互獨立，當設置較小的 RBW 時依然可以保證示波器的處理速度。傳統(tǒng) FFT 測試需要通過調(diào)整水平時基來改變RBW，在要求 RBW 很小的測試場景，需要增大水平時基，嚴重影響了示波器處理速度。

· Spectrum View 具有標準頻譜儀的操作設置，如圖2 所示，具有更友好的交互界面，可以直接設置zhongxin頻率、Span、RBW 及時域窗口的類型。

· Spectrum View 支持豐富的探測方式，且能夠測試極低頻率信號頻譜，是普通頻譜儀所不能及的；

· 支持多通道時、頻域聯(lián)合分析，而且支持觸發(fā)捕獲， 使其可以分析瞬態(tài)或者間歇性信號的頻譜；

· 支持多種時間窗類型，可以根據(jù)待測信號的特性進行選擇，以保證測試結果的精確性；

· 支持峰值自動搜索功能，可以設定峰值搜索閾值，可顯示多達 11 個 Peak Marker；

· 支持 Normal、Max. Hold、Min. Hold 以及 Average 等四種跡線顯示模式；

· 當顯示多個通道的頻譜時，既可以“堆棧 (Stacked) ”顯示，也可以“重疊 (Overlay) ”顯示；

· 所有通道具有相同的 Span、RBW、FFT Window 及 Spectrum Time，但ZX頻率可以獨立設定。

圖 2. Spectrum View 操作界面

時頻域并行分析

圖 3 給出了信號采集和處理架構示意圖，模擬信號經(jīng)過ADC轉換為數(shù)字信號后，時域和頻域是并行處理的，從而可以獨立設置時域和頻域捕獲時間。SpectrumView支持滑動 Spectrum Time 的位置，對不同時段的信號作頻譜測試，這使得對信號進行時頻域聯(lián)動測試成為可能。

圖 3. 信號采集和分析架構示意圖

作為示例，圖4 給出了一個跳頻信號分析結果，同時給出了時域波形、頻譜及跳頻序列的結果。圖中紅色標記處為 Spectrum Time，即用于 FFT 分析的時間，其位置是可以移動的，測試的頻譜就是當前位置對應的頻譜。拖動 Spectrum Time 的位置，可以分別對不同的頻點進行觀測，當前觀測的是頻率切換過程中的頻譜變化。

圖 4. 時域、頻域和調(diào)制域聯(lián)動分析

多通道頻譜測試

頻譜應用過程中，Spectrum View 與頻譜儀 FFT 模式下的數(shù)據(jù)處理過程相同，雖然測試動態(tài)不如頻譜儀，但是 Spectrum View 有著自己的優(yōu)勢，比如可以測試極低頻率的信號，具有豐富靈活的探測方式，以及時頻分析的相關性。此外，Spectrum View 還支持多通道頻譜測試，這得益于 TEK049 支持同時對每個通道的信號作頻譜分析處理。

類似于 TEK049 的多通道時域波形顯示方式，所激活的頻譜既可以“堆棧 (Stacked) ”顯示，也可以“重疊 (Overlay) ”顯示。圖 5 同時觀測了兩個通道的時域波形及頻譜，并且采用了重疊顯示，以便于頻譜之間的對比。

所 有 通 道 的 頻 譜 共 用相 同 的 Span、RBW、FFTWindow 及 Spectrum Time，這一點與時域要求多通道間共用采樣率、水平時基及觸發(fā)類似。盡管如此，各個通道的zhongxin頻率可以獨立設置，默認是聯(lián)動的，也可以根據(jù)需要設置為不同值。

Spectrum View 支持自動搜索峰值，最多支持 11 個PeakMarker，幅值zui大的頻點自動標記為“Ref.Marker”，其它 Marker 的頻點和幅值可以顯示為juedui值，也可以顯示為相對于“Ref.Marker”的相對值。如果所需要的 Marker 數(shù)目超過限制，還可以通過使用頻域的 cursor 確定頻率和幅值。

圖 5. 同時觀測兩個通道的時域波形及頻譜

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邏輯分析儀怎么分析信號：詳細解析與應用

邏輯分析儀是電子測試領域中一種至關重要的工具，廣泛應用于調(diào)試、開發(fā)、分析和故障排查。它能夠?qū)崟r捕捉、顯示并分析數(shù)字電路中的信號波形，幫助工程師識別潛在問題并優(yōu)化設計。本文將詳細介紹邏輯分析儀的工作原理、如何分析信號以及它在實際應用中的作用，為從事電子設計與開發(fā)的專業(yè)人員提供參考。

邏輯分析儀的基本工作原理

邏輯分析儀的核心功能是通過捕獲數(shù)字信號的變化，來記錄和分析這些信號的時序和邏輯狀態(tài)。其工作原理主要依賴于高頻采樣技術，能夠在極短的時間內(nèi)準確捕獲輸入信號的變化。不同于示波器，邏輯分析儀更多關注的是信號的邏輯變化，而非信號的連續(xù)波形。因此，它能夠高效地分析多通道信號的狀態(tài)轉換，對于復雜的數(shù)字電路尤其重要。

信號分析的過程

信號分析的過程通常包括以下幾個步驟：

1. 信號捕獲：邏輯分析儀通過多個探頭連接到電路中不同的信號線上，實時捕獲來自電路的輸入和輸出信號。

2. 觸發(fā)設置：設置觸發(fā)條件，使得邏輯分析儀能夠在特定的信號變化或事件發(fā)生時開始采樣。這一設置對于準確捕獲重要信號非常關鍵。

3. 數(shù)據(jù)采集與存儲：邏輯分析儀以高采樣率對信號進行實時采樣并將數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)存中。存儲的數(shù)據(jù)不僅包含信號的值，還包括其時間戳，用于精確分析時序關系。

4. 數(shù)據(jù)分析與顯示：通過內(nèi)置的分析工具，邏輯分析儀能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)轉換為邏輯波形、時序圖或者協(xié)議解碼信息，幫助工程師深入分析信號的變化模式。

5. 故障診斷與調(diào)試：通過對比理論信號與實際采集到的信號波形，工程師能夠快速發(fā)現(xiàn)問題所在，如時序錯誤、信號干擾或信號丟失等，進而進行有針對性的調(diào)試和優(yōu)化。

邏輯分析儀在實際應用中的作用

在電子產(chǎn)品的設計與開發(fā)中，邏輯分析儀被廣泛應用于多個環(huán)節(jié)，尤其是在復雜數(shù)字系統(tǒng)中。比如，在調(diào)試微處理器、FPGA、通信協(xié)議以及其他數(shù)字電路時，邏輯分析儀能夠提供精確的信號分析結果。通過捕獲和分析系統(tǒng)中的數(shù)百萬個信號變化，工程師能夠清晰地了解電路的行為，及時發(fā)現(xiàn)并解決設計缺陷。

結論

邏輯分析儀作為一種高效的數(shù)字信號分析工具，對于電子工程師而言具有不可替代的重要性。其通過精確的信號捕獲與分析，幫助開發(fā)人員有效地識別并解決電路中的潛在問題，提高產(chǎn)品的可靠性與性能。對于想要深入理解數(shù)字信號行為并提高設計質(zhì)量的工程師來說，掌握邏輯分析儀的使用技巧是至關重要的。