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示波器的 FFT 功能簡介
隨著科技的進步，現今的示波器除了能觀察信號的時域波形之外，還能經由內建的快速傅立葉轉換（Fast Fourier Transform；FFT）功能觀察信號的頻譜。本文介紹如何在示波器上設定快速傅立葉轉換功能，並透過返馳式轉換器的量測實例，利用示波器 FFT 功能做出 EMI 偵錯以及增加 RCD 電壓箝位電路有效降低雜訊。
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【示波器＋波形產生器＋電源供應器，500 美元一次獲得！】
示波器、波形產生器與電源供應器，可謂電子工程的「量測三寶」，整套採購下來費用並不低；對新創或教學單位來說，可能是不小的負擔。量測廠商看到此一需求缺口，祭出「高規低價」的經濟型示波器以拓展新客群，可針對廣泛的嵌入式和汽車串列匯流排應用進行解碼和分析，包括 I2C、SPI、UART / RS232、CAN 和 LIN，讓人眼睛一亮的是：售價從 500 美元起跳、甚至比一支智慧型手機更親民！
量測功能涵蓋示波器、數位電壓表 (經註冊免費獲得) 和頻率計等 24 個典型示波器量測功能，可快速分析訊號並確定相關參數；閘控快速傅立葉轉換 (FFT) 函數可提供額外的訊號分析，用戶可在單一螢幕上將時域和頻域做關聯性比對，波罩限制測試還可協助檢測訊號錯誤。同系列較高階的機型，還內建可換算頻率的 WaveGen 函數產生器和頻率響應分析儀，方便理解「波特圖」基本原理。
FFT 功能可發現串擾或因放大器非線性所引發的類比訊號失真問題，讓工程師得以細察隨機／偶發突波及異常訊號。除了波特圖和波形更新率優勢外，頻寬、採樣率和儲存深度是選擇數位示波器常用的評估指標，因為將關係到可觀測的最高頻率、繪圖精細度，以及連續採集和儲存能力。以「簡單」為訴求，該系列內建 11 種演示訊號供參酌，且允許關閉「自動量測模式」，讓使用者有更多操作選擇和嘗試型態，適用於教育訓練、生產測試或自造者。
基於成本與技術考量，「頻率響應測試」通常不在經濟型示波器的標配之列，但此款新問市的「六合一整合儀器」卻罕見大手筆將其納入。透過 20Hz～20 MHz 大範圍增益與相位曲線自動掃瞄，可從波特圖看出在不同頻率條件下的系統增益大小、相位及變化趨勢；之所以能實現這個超級任務，是拜高效能元件和專業軟體分析能力所賜，可在類比通道上執行加、減、乘、除等濾波器運算功能。此外，它還免費標配兩支可切換衰減比的探棒，再為用戶省下一筆採購費用。
延伸閱讀：
《向下滲透！Keysight 進軍「經濟型示波器」市場》
http://compotechasia.com/a/celue___/2017/0425/35227.html
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#電源設計 #汽車電子 #電磁干擾EMI #電磁相容性EMC
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【哇，原來 EMI 也會影響供電系統！】
前兩篇貼文中，我們探討不少關於電流、電壓之於電源設計的重要性。然而，據業界專家提醒，電磁干擾 (EMI)／電磁相容性 (EMC) 可能也是造成電源供應異常的元凶！EMI 來源有傳導 (Conducted) 和幅射 (Radiated) 兩種，輻射 EMI 訊號會經由天線或電線、以電磁波形式窒礙電子設備運作或通訊品質；但傳導 EMI 卻會對等效電路的過電壓、過電流保護機制造成干擾。
當交流電 (AC) 轉成直流電 (DC) 時，「線阻抗穩定網路」(LISN) 須將附著於電源的雜波濾除後再為電子產品供電。為確保網路匹配的頻率和法規，量測時除了觀察波形，還須進一步透過頻譜分析儀抓出干擾源並進行除錯；可惜傳統示波器只能看到「時域」變動，無法查覺是否有其他影響阻抗、電容的可疑份子，導致計量電路估算有出入，危及電源系統安全。
這也是為何有些製造商在產品出問題時，第一時間會先追溯問題根源是由硬體電路佈局設計或 EMI 肇禍，才能對症下藥；車載充電裝置尤其容易受到 EMI 從中攪局。兼具頻譜分析功能，即時掌握多面向資訊新一代示波器試圖運用快速傅立葉轉換 (FFT) 或頻譜分析軟體，協助釐清責任。不過，單靠 FFT 演算恐會失真且不夠直觀；因此，兼具頻譜分析功能的 RTE／RTO 數位示波器，可「即時」同步呈現波形、時間、電流、功率和 EMI 等多面向資訊，一躍成為寵兒。
通常硬體工程師對頻譜不一定熟悉，借助數位示波器可精準找出頻率峰值，一旦頻率點超過法規限制，就能轉交研發人員據以除錯。此外，由於類比／數位資料轉換過程會有耗損，據悉一般示波器的解析度實際效能都得「打折」，例如，號稱 8 位元解析度，能做到 7.2 位元的精確度已堪稱技術高超；有採購需求者可將須特別留意。另基於「認證成功率」、撙節重覆送驗成本考量，選擇「實驗室等級」的量測儀器，以及擁有技術支援能力的通路商，或是不錯的選擇。
延伸閱讀：
《R&S：供電系統異常？數位示波器釐清電路或電磁肇因》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1114/34039.html
(點擊內文標題即可閱讀全文)
#台灣羅德史瓦茲R&S #RTE1000 #RTO數位示波器 #益登科技
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