示波器進行頻率分析付諸實踐

　　從技術層面講，吉他弦、音頻放大器、濾波器或旋轉軸是同一個東西--信號源，它們含有大量的信息。在時間信號的示波分析和解釋中，需要對頻率內容進行解碼，這樣有利于對機械和電氣部件的研發、優化和品質評估。在頻率轉換這個過程中，快速傅立葉變換（FFT）是一種重要的手段。下文將重點論述以下問題：對連續和非連續時間信號FFT這種方法有什么意義？其潛在的用途是什么？需要考慮哪些誤差來源？

　　通過FFT進行頻率分析，是把所有關于時間的信號離散到各自的頻率。如果是周期信號，只要至少一個周期的信號完全被捕獲，FFT就能分析一個完整的頻譜；在理論上，非周期信號也必須完全被捕獲，以保證清晰的結果。然而，實際上這不可能做到，這就是為什么許多現代示波器制造商提供有用的功能來支持頻譜分析的原因。

　　從汽車到抖動

　　需要進行與頻率相關的分析，電氣工程不是其應用的唯一領域：它也廣泛用于汽車工業、能源供應或機械和制造工程，用來優化旋轉部件或檢查磨損程度。在電氣工程，確定抖動濾波器傳遞函數或評估音頻放大器失真都是典型的應用。由于濾波抖動通常用示波器的XY函數來測量，關于示波器XY函數測量此處不會進一步詳細討論。然而，在較低的頻率范圍，示波器FFT功能提供了一個替代解決方案。如果不長期要求有較好的測量精度和頻率穩定度，其功能還是很有價值的；許多傳統的頻譜分析儀，甚至無法提供類似的結果，因為它們很難進行低頻范圍測量。惠美HMO2000系列示波器，是一款在示波器XY函數時域測量的基礎上，具有高性能FFT頻域測試的多功能示波器，下面所示的屏幕截圖會很有意義：通過激活包絡曲線，以單一簡單步驟，就可配置進行整個頻率分析。

　　情況1：周期信號

　　由于元件的非線性特性曲線，即使高品質的音頻放大器也會導致輸入信號失真，畸變因子作為一個參數來量化失真。如今，數字測量橋通常用來確定畸變因子。這些測量橋由一個產生本振的信號發生器、被測器件（DUT）和FFT分析儀組成。此方面現代示波器具有明顯的競爭優勢：它們覆蓋明顯較寬的頻帶、允許在兆赫范圍內測試。這確保了畸變系數的定義不僅僅只限于音頻范圍，也可測試其它信號放大器。無論使用的儀器如何，最終獲得的頻譜會顯示各次諧波和畸變因子的有效值。

　　通常情況下，輸入信號的失真，不能用肉眼檢測，例如：顯示在圖1中的正弦信號，其頻率為1MHz、幅度為1V，一眼看上去似乎無失真。只有頻譜圖（圖2）清楚地顯示了附加的諧波，其為基波頻率倍數的諧波振蕩，在主信號1MHz基波頻率緊隨有幅度逐步降低的2、3和4MHz附加的高頻諧波。

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