解析示波器阈值电平对测试结果的影响
一、引言
现代数字示波器基本内置了丰富的参数测量功能，用户可以借助参数测量功能以更好地对被测信号进行分析并选取出自己感兴趣的测量项。默认的测量配置可以满足大部分情况下的测试需求，但如果需要针对待测信号进行更为精准的测量则需要根据待测信号的特点手动进行测量设置的调整，如幅度计算策略、测量门限和阈值电平等。由于每个参数背后的测量算法不同，测量设置的变化可能会影响到部分参数的测量结果。
二、阈值电平设置导致的结果变化
示波器的参数测量功能是基于软件来实现的，软件方法和硬件方法在测量规则波形时能够取得相似的测量值，但对于不规则波形的测量值就会有较大的差异，软件选取当前屏幕显示的一帧波形，获取不同参数计算所需的数值并得到测试结果。
但如下图所示，输出两路幅度相同频率均为1kHz的正弦波信号，打开参数测量功能可以看到C1波形的测量结果已经出现错误，测量出的频率与右上角的硬件频率计数器结果相差较大，硬件测量结果与输出的波形相符且手动使用光标估计的频率也与设定值相近，初步分析应该是软件计算错误。
图1 C1波形测量值错误示意图
在测量结果中可以明显看到，C1通道的几个测量项统计结果均远远大于C2通道的，数据选取量更多。C2通道中针对周期的统计次数每次增加4次，根据手册我们了解到示波器计算周期的方式，从上升沿50%幅值处至下一个上升沿的50%幅值处为一个周期，图中显示的可计算周期数确实为4个，由此可见C1通道参数测量中混入了许多其他的取样点，推测可能是阈值电平设置不当导致的。
图2 示波器周期测量的测试点选取
阈值电平相关的设置如下所示，由图可见，阈值电平是针对C1通道进行设置的，且设置的阈值类型为绝对值，设定的低值中值和高值数值相近并没有区分开来，阈值电平是用来自定义需要测量的信号幅度范围。频率与周期成倒数关系，周期测出来的数值很小，选取的点可能为阈值电平附近的干扰信号，其中存在穿过阈值符合参数算法计算条件的点，软件读取的这些测试点的数据并计算出对应的参数，在阈值电平范围较小，波形较缓慢的区域较为容易出现这种情况。
图3 阈值电平的设置
利用脉冲数量的统计可以更清楚地看到在阈值电平设置不当时，噪声等干扰信号对参数测量结果的影响。两路通道的脉冲数量均为五个，但把阈值电平范围调小并放在C1波形顶端较粗处时，将许多穿过阈值高值后下降至低于阈值低值的干扰信号视作符合条件的脉冲。
图4
三、总结
在进行参数测量时，需要明确自己的测试对象以及想要获得的测试数据，根据实际的需要选择合适的参数进行测量，并设定好测量的范围，以免引入其它无关的变量导致测量结果错误。
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