【应用】在输液泵硬件测试中发现的MSO-X-3034A示波器三个重要功能
输液泵是笔者负责的一款医疗器械产品，笔者需要对其进行全面的硬件单元测试，以保证其输液的安全性。所用到的示波器型号为KEYSIGHT公司的MSO-X-3034A。MSO-X-3034A是一款同档次中性能最佳的示波器，选择此款示波器的原因主要有：
· 四通道，可以同时测量输液泵产品中多个同时触发的信号，如SPI信号，220VAc/12Vdc/5Vdc/3.3Vdc上电延时等；
· 带宽350MHz，采样率高达4GSa/s，远高于输液泵产品最高时钟频率为8MHz；
· 存储深度达4M，快速响应的MegaZoom IV深存储器，可保证测试信号不失真；
· 高分别率8.5英寸显示屏；带模板测量功能，对测试输液泵产品液滴检测夹在不同速度下的漏检现象非常有用；
· 更新速率高达106个波形/秒，可以捕获到测试过程中随机和偶发事件；
· 集成16数字通道混合信号示波器，可以解析IIC，SPI，RS232信号。
在测试过程中，笔者发现示波器几个不常用但很重要的功能。
一. 分段采集功能
笔者需测试输液泵产品液滴检测夹在不同速度下的漏检现象，来判断是否符合精度要求。不同的速度，测试的时间不同，速度越低，测试的时间越长，比如1ml/h和25ml/h分别需要测试2h和0.5h，而MSO-X-3034A示波器能实时观测的最大采集时间范围为500s，如图1所示，并且下一个500s采样波形会覆盖前一个500s采样。如果采用这种实时测量方式，笔者必须时刻盯着示波器，采集完一次500s波形后分析一次，很费时间和精力。如果采用分段采集的方式，可以2h或者更长时间看一次测试结果。分段存储功能主要解决了小概率异常信号的长时间监控，同时又保持高采样率的问题。
图1 MSO-X-3034A示波器实时测量最大采集时间
（通道1表示红外接收管波形，通道2表示对应的检测波形）
对于有限的存储而言，若想采样更长时间的波形，只能降低采样率，即使降低采样率，也不能满足采样时间长度的要求，而通过分段存储，将存储分成若干段，对段与段之间的空闲信号不触发采样，进而保持高采样率，也就是不丢失信号细节信息的同时长时间采集感兴趣的信号。MSO-X-3034A示波器分段存储的具体步骤如下：
· 设置触发条件。
· 按前面板波形区中的 [Acquire] （采集）键，按下分段软键。
· 在" 分段存储器菜单" 中，按下分段软键以启用分段存储器采集。
· 按下段数软键并旋转 Entry 旋钮以选择要将示波器存储器划分成的段数。可将存储器划分为最少 2 段，最多 1000 段，具体取决于示波器型号。
· 按下 [Run] （运行）或 [Single] （单次）键。示波器将对每个触发事件运行和填充存储器段。当示波器忙于采集多个段时，该进程将显示在显示器的右上区。示波器将继续触发，直到将存储器填满，然后示波器将停止。
二. 用李萨如图测试频率和相位差
笔者在进行输液泵产品的单元测试时，需要测试主从CPU时钟的相位差，所以考虑利用李莎如图形。李萨如图形是两个互相垂直的正弦波的合成图，已知一个振动的周期，就可以根据李萨如图求出另一个振动的周期，以及与第一个振动的相位差。因为主从CPU采用同一系列单片机，频率相同，用MSO-X-3034A测试李莎如图计算相位差的具体操作步骤如下：
· 将正弦波信号连接到MSO-X-3034A通道1，将相同频率但异相的正弦波信号连接到通道 2。
· 按下 [AutoScale] （自动调整）键，按下 [Horiz] （水平）键，然后按下时间模式并选择"XY"。
· 使用通道 1 和 2 位置 ( ) 旋钮使信号在显示屏上居中。使用通道 1 和 2伏/ 格旋钮以及通道 1 和2 微调软键展开信号以便于查看。
· 按下 [Cursors] （光标）键。
· 在信号的顶部设置光标 Y2，在信号的底部设置光标 Y1。注意显示屏底部的 ΔY 值。在此例中，使用的是 Y 光标，但也可以使用 X 光标。
· 将 Y1 和 Y2 光标移动到信号和 Y 轴的交叉点。再次记下 ΔY 值。
然后使用公式
计算相位差。
图2 MSO-X-3034A测试的李萨如图形
如果在测试过程中，假两个正弦波频率不同，可以根据X、Y方向上正弦波的频率与李莎如图形在X、Y方向的切点数nx，ny关系计算未知波形的频率：
三. 用眼图分析信号完整性
眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。
用示波器测试眼图有三种方法，根据测试效果和对示波器的要求来分，如下：
1，示波器带有眼图测量功能。这种情况下，直接打开功能，仪器自动测试，自动恢复时钟并测试出张开度、抖动等参数，效果最好，而且是定量测试。
2，示波器不带眼图测量功能，测试的信号包括数据线和时钟线。这时可以使用时钟信号作为触发信号来测试数据信号的眼图。这种方法也很不错，可以比较准确的看出眼图形状，误差小，操作简单。
3，示波器不带眼图测量功能，信号只有一根数据线，这个时候是不能做眼图测试的，如果一定要测也只能定性测试，方法是：使用示波器上升沿触发信号，并将触发点迁移到不能移动为止，触发示波器，打开波形保持，可以大致看信号的眼图，但是结果会偏好，至少抖动会偏小。
MSO-X-3034A示波器因为不带眼图测量功能，只能采用第二种和第三种测量方法。下面两图是利用CH1当时钟，下降沿触发，CH2当数据测出的眼图。左图是没有 传输线，右边接了长线，产生了眼图变形。
图3 MSO-X-3034A测试的眼图
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