示波器的Track和Trend功能如何使用

引言

示波器的Track和Trend功能是两个基于测量的数学函数，可以使用这两个函数来深入了解测量。

Trend是将测量事件号作为水平值，按测量顺序绘制测量参数值的曲线图。

Track是测得的参数值与时间的关系图。

这些函数允许将一系列测量结果以波形的形式处理，使示波器可以执行数据记录、研究测量值之间的关系、在长数据记录中定位异常，甚至解调角度调制或脉宽调制信号。

如何使用Trend和Track

Trend和Track都基于示波器的测量参数。大多数示波器提供了约25个测量参数，包括频率、幅度和上升/下降时间等。示波器持续跟踪这些测量值，并使用它们显示参数值的统计信息，还可以将这些值绘制为Trend或Track图。

下图显示了如何使用Trend或Track功能。采集的（上部栅格的黄色波形）是脉宽调制（PWM）信号，参数P1测量所采集波形中每个周期的脉冲宽度。参数统计信息包括最小脉冲宽度（2.698 ns）和最大脉冲宽度（49.3ns），以及所有值的平均值和标准偏差。采集的波形中有100个周期（100k个样本），每个周期的脉冲宽度被测量并记录在统计数据中。

底部曲线（蓝色）是脉宽测量的Trend图。它包含100个脉宽测量值（按其测量顺序排列）。该曲线上的每个点代表一个测量值。用户可以设置Trend图中的测量值数量，通常以1-2-5的级数从2到1,000,000。在此示例中，Trend图和源波形是同步的，因为Trend图的长度（100个值）与源波形的周期数匹配。不过并非总是如此。

中间曲线（橙色）是脉冲宽度的Track图。该波形包含与采集波形相同的100k点，每个测量值都被过采样以匹配源波形每个周期的持续时间。Track图始终与源波形同步。

由于Track函数的时间同步特性，可以用它来解调此类PWM信号，通过跟踪频率参数，也可以使用它来解调调频（FM）信号或调相（PM）信号。

适合数据记录的Trend函数

Trend函数非常适合数据记录。

下图为数据记录示例，记录了RMS线电压和室温的变化。

最上面的曲线是RMS线电压的Trend图，设置触发释抑在两次测量之间插入5s的延迟。从上向下开始的第二条曲线是热电偶输出的Trend图，对热电偶输出进行滤波并重定标，以在函数曲线F4（从顶部开始的第三迹线）中以摄氏度为单位进行显示。整个显示曲线代表以5秒间隔进行2,000次测量，即2.7小时。

打开空调系统时，线路电压下降，然后温度略有下降，整个过程是周期性的，这可通过对原始趋势波形进行互相关来验证，并显示在底部曲线中。周期性在相关函数曲线中清楚显示出来，大约每252次测量或大约每20分钟循环一次。

利用Track函数做解调

在某些应用中，解调角度调制信号是很实用的。例如，在测量锁相环（PLL）的频率响应时，可以使用Track函数来查看PLL输入和输出的相位变化。下图显示了PLL频率响应测量。

任何设备的频率响应都可以通过使用阶跃函数激励来测量，对该阶跃响应求微分并对该响应进行快速傅里叶变换（FFT）。

在上图中，左上波形是PLL输入：一个66.67MHz正弦波，在波形的中点具有2弧度的相位步进。利用测量参数P1测量波形的时间间隔误差（TIE），TIE测量实际波形边沿与理想边沿位置之间的时间间隔，TIE本质上是信号的瞬时相位。PLL输入的TIE的Track图在上图左侧从上向下的第二条曲线中显示。TIE的Track图对相位调制输入进行解调，输入波形中心的相位阶跃很明显。

右上方波形是PLL的输出，通过测量PLL输出的TIE并使用Track解调相位，可以查看PLL对相位阶跃的影响，参见上图右侧从上到下的第二条曲线，Track功能提供PLL输入和输出的相位变化的查看，提供了在源波形中看不到的相位变化的视图。这很重要，因为PLL是一个对相位敏感的器件。

通常使用脉冲函数作为输入信号来测量信号的频率响应，对阶跃响应做微分会产生脉冲响应，第三组曲线分别在上图的左侧和右侧分别显示了解调后的PLL输入和输出信号。

上图的左下图显示了PLL脉冲响应的FFT。这是一个基本平坦的响应。右下方的PLL输出脉冲响应的FFT显示了PLL的频率响应。从技术上讲，频率响应是输出与输入FFT的复数比，但是由于输入频谱平坦，因此输出频谱近似于PLL的频率响应。

Trend还是Track？

Trend是数据记录的首选。Trend曲线对每个测量值仅对应一个点，因此它具有很高的存储效率。

如果需要执行与时间有关的操作，例如FFT或对波形进行滤波，则需要Track。Track也可以将异常的测量读数追溯到源波形中，因为Track曲线与源波形保持时间同步，这样做会以在函数中使用更多样本为代价。

Trend和Track功能可以协助查看各个参数测量的历史记录，通过单独进行一系列测量，可以使用示波器的函数和分析工具来了解更多有关被测量过程的信息，这样可以大大减少故障排除和调试时间。

编辑：黄飞