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示波器可当频谱仪使用?FFT这个宝藏功能教你快速“变形”

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2022/7/18 14:48:27

示波器是我们老生常谈的一个仪器,其功能性强、使用范围广。因此在观察时域波形的时候也是一个非常重要的仪器,但示波器里面的FFT功能,却促使示波器能够作为一个简易的频谱仪使用,利用快速傅里叶变换,从而完成波形从时域到频域的转换,同时观察时域波形和信号的频率分量。在无法使用频谱仪的场合,提供FFT分析支持。

接下来小编将为大家进行讲解演示,怎样使用MSO8000系列数字示波器的FFT功能,一起来学习下吧。






FFT的基本功能


上面说到示波器的FFT功能可以作为简易的频谱仪然后进行简单的频率成分分析,同时也可帮助使用者找出在波形中的异常频点。MSO8000系列示波器提供FFT(快速傅立叶变换)数学运算功能,可将时域信号转换为频域分量(频谱)。能够完成在观测信号时域波形的同时也可观测信号的频谱图,以便完成以下测试工作:


测量系统中的谐波分量和失真
表现直流电源中的噪声特性
分析振动



根据上图展示的,方波信号是由对应频率的奇次谐波组成的,因此在频域中观察1MHz的方波信号的谐波分量则应有1、3、5、7、9次或以上的谐波分量,这次演示将以该信号为例子,利用MSO8104的FFT功能完成验证。



MSO8000系列数字示波器


当下的集成设计领域,一款集成度较高的综合示波器早已成为设计工程师*的得力工具。RIGOL自主研发的MSO8000系列数字示波器集包含了频谱分析仪在内的7种独立仪器功能于一体。


标配FFT运算功能,最大1Mpts波形数据实时运算

可一起显示多达4组运算

支持独立的FFT彩色余辉显示

多达15个峰值的峰值搜索功能,事件列表可导出



除了上述所说优点外,MSO8000还可提供如16通道逻辑分析仪、任意波形发生器、数字电压表、高精度频率计、累加器以及协议分析仪等多种仪器的部分功能。



FFT分析的操作步骤如下:

测试准备

首先需要一台具备FFT分析功能的数字示波器,本次使用RIGOL MSO8104数字示波器进行演示

准备待测信号,本次采用DG2102函数/任意波形发生器提供一个5Vpp,1MHz的方波信号


FFT运算分析

1

设置适合的水平时基和垂直档位,以便于方波信号在屏幕上比较完整地显示,添加频率测量项,则会显示现在信号的频率是1MHz

2

打开MATH功能,运算符选择FFT,信源设定为CH1,打开运算

3

调整合适的偏移和垂直档位,以便于波形可以相对完整地显示在屏幕上

4

在“更多”设置中可以将X设置为“Span-Center”(扫宽-中心频率)或“Start-End” (起始频率-终止频率),本次演示设置为“Start-End”,设置起始频率为1MHz,终止频率为100MHz,窗函数为布莱克曼窗(此设置能够使各个频率显示地更加完整)

5

打开峰值搜索功能,设置峰值个数,本次演示设置为9个,排序方式为频率大小

6

调整合适的阈值,直至峰值列表出现9个频点,在测试结果的峰值列表中可以看出该信号的各个频率分量。




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