模拟示波器vs数字示波器:同一个PWM出现不同波形

摘要

最近在验证一产品的背光设定是否合理时出现一个奇怪的波形现象。这一产品的屏幕背光使用的是脉冲宽度调制(PWM Pulse Width Modulation)控制技术调整亮度。频率在解决白画面水波纹问题的时候已经固定为输入电源的3倍频,即当输入为工频50Hz市电测试时频率为150Hz,刨除波形测试误差150.2Hz也是没问题的。可在测试小妹不同测试手法下测试出了个很奇怪的现象,通常测试PWM只测试出duty和frequence就好了,但她这次自创了个滚动观察波形法。

当产品接到重载模式,使用滚动200ms每格扫描背光PWM控制信号波形,从最小测试开始没有异常,但背光PWM设置成最大时出现了duty不稳定,有时duty max,有时不是,十几秒的周期性消失低电平脉冲波形。背光设置恢复到max以下时问题点又消失了。问题反馈给软体设计人员,他们也是百思不得其解,代码查了N次遍不知只所以为然也。  




最近在验证一产品的背光设定是否合理时出现一个奇怪的波形现象。这一产品的屏幕背光使用的是脉冲宽度调制(PWM Pulse Width Modulation)控制技术调整亮度。频率在解决白画面水波纹问题的时候已经固定为输入电源的3倍频,即当输入为工频50Hz市电测试时频率为150Hz,刨除波形测试误差150.2Hz也是没问题的。可在测试小妹不同测试手法下测试出了个很奇怪的现象,通常测试PWM只测试出duty和frequence就好了,但她这次自创了个滚动观察波形法。

当产品接到重载模式,使用滚动200ms每格扫描背光PWM控制信号波形,从最小测试开始没有异常,但背光PWM设置成最大时出现了duty不稳定,有时duty max,有时不是,十几秒的周期性消失低电平脉冲波形。背光设置恢复到max以下时问题点又消失了。问题反馈给软体设计人员,他们也是百思不得其解,代码查了N次遍不知只所以为然也。  

模拟示波器vs数字示波器:同一个PWM出现不同波形模拟示波器vs数字示波器:同一个PWM出现不同波形

正常测试波形(左) 异常波形(右)

其实修改起来也不难,方法一:当背光设置到最大时跳出PWM控制方式,改为DC控制模式;方法二:duty max 的参数设置为更小,即原来菜单中背光0~100对应PWM 10%~99.5%变成菜单中背光0~100对应PWM 10%~99%。但推巧起来两种改法都不太好用,对其它测试影响太大。方法一修改为DC控制模式,相当于duty 100%,实际使用时需要充分考虑屏幕和背光驱动IC是否可以承受得了,而且考虑到代码的通用性产品使用屏幕各类多了就难以管控。方法二虽然显得安全些,但大家知道屏幕的背光设定会直接影响到亮度和色彩,这背光设定一变与其相关的测试都要再来一次费时费力。

一筹莫展的时候想起数字示波器本身是以采样点AD转换计算再到屏幕上反应出波形,会不会是因为滚动扫描时刚好这些低电平脉冲踩到采样点上了显示不出来呢?敬出遗弃在角落的老式模拟示波器,“哒哒哒”开启了好久没用的老古董还能用,嘿嘿。由于最小滚动扫描只能调到500ms,就直接使用500ms观察,观察了半天蒙是没有出现奇怪问题了。在测试点同时加上数字,模拟示波器观察,看果然不出所料确认是仪器采样率的问题引起的,问题得解咯。

模拟示波器vs数字示波器:同一个PWM出现不同波形  

测试仪器

仪器类型

扫描时间

Tektronix TDS 3034C 300mhz 1.5GS/s

数字

400ms滚动扫描

Agilent 54622A 100MHz 200MS/s

模拟

500ms 滚动扫描

当背光设置为最大,duty为99.6%左右,这样出现低电平脉冲时数字示波器自身采样问题时错过了这几个点就会显示不了,而使用模拟示波器,因为是实时采集没有采样率的问题每个细小变化都在屏幕上反应出来,反应的是真实的波形,不会看到低电平脉冲丢失的问题。看来那角落老掉牙的模拟示波器关键时刻还是能站出来出把力 ^-^

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