廉价数字测试仪：测量高速时钟的实用方法

本文主要探讨如何利用低成本的方法来测量快速时钟信号的频率，尤其是在不需要非常高精度的情况下。通常，人们可能倾向于购买昂贵的专业测试设备来处理高速时钟测量，但文章指出，实际上，通过利用数字测试仪（如Nextest Maverick公司的数字采样设备DCI）的数字采样能力和DSP函数库，可以实现经济高效的解决方案。 传统的采样理论，尤其是关于奈奎斯特极限（Nyquist rate）的理解常常被误解。奈奎斯特理论指出，为了无失真地重建一个信号，采样频率至少应是信号最高频率的两倍。然而，这里的前提是信号必须在采样间隔内完全周期性重复，以防止频率混叠或信号走样。如果采样频率不足以满足这个条件，比如试图用33.333MHz的采样器去捕获160MHz的时钟，会导致信号走样，表现为较低的频率。 在实际操作中，走样提供了机会，因为它揭示了信号超出采样频率范围的部分，尽管仪器可能无法直接显示。例如，一个160MHz时钟走样后可能会表现得像6.666MHz，这是由于160MHz低于采样频率的五倍。图1a中的频域分析显示了这种情况，即使采样频率不足以覆盖所有频谱，走样信号仍然能提供关于原始信号部分频率成分的信息。 因此，通过理解并正确应用采样理论，特别是注意信号是否会出现走样，以及如何处理走样带来的信息，我们可以用低成本的数字测试仪有效地测量快速时钟频率，而不必局限于高端专业设备。这不仅节省了成本，还提高了灵活性和适应性，适用于许多日常和非高精度的时钟测量场景。