如何利用示波器测试低占空比脉冲信号

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占空比测量方法范文

占空比测量方法范文

占空比测量方法范文占空比(Duty Cycle)是用来描述信号中高电平时占据的时间与一个完整周期的时间之比。

在电子领域,占空比非常重要,因为它可以描述一个信号的稳定性和功率特性。

在本文中,我们将介绍几种常见的占空比测量方法。

1.基于示波器的测量方法:示波器是电子工程师最常用的仪器之一,它可以用来观察和测量电信号的波形。

要测量占空比,首先将输入信号连接到示波器的通道上。

然后,通过调整示波器的水平和垂直设置,使得观察到一个完整的周期波形。

示波器通常带有一个自动测量功能,可以直接测量信号的占空比。

2.基于计时器的测量方法:计时器是一种可以测量时间间隔的仪器。

要测量占空比,可以使用一个计时器测量信号的高电平时间和周期时间,然后将高电平时间除以周期时间得到占空比。

计时器可以是硬件计时器,也可以是软件计时器(使用微处理器或微控制器)。

3.基于频率计的测量方法:频率计是一种可以测量信号频率的仪器,它可以计算出信号的周期时间。

要测量占空比,可以使用一个频率计测量信号的周期时间和高电平时间,然后将高电平时间除以周期时间得到占空比。

频率计通常可以在显示屏上直接显示出信号的占空比。

4.基于单片机的测量方法:单片机是一种集成了微处理器、存储器和输入输出接口的超大规模集成电路。

要测量占空比,可以使用单片机的定时器来测量信号的高电平时间和周期时间,然后将高电平时间除以周期时间得到占空比。

在代码中,可以使用计数器和捕获寄存器来实现占空比测量。

5.基于逻辑分析仪的测量方法:逻辑分析仪是一种可以观察和分析数字信号的仪器。

它可以实时显示信号的波形,并可以测量信号的占空比。

要测量占空比,将输入信号连接到逻辑分析仪的通道上,然后设置触发条件和采样速率,触发信号的上升沿或下降沿,并观察信号波形的高电平时间和周期时间。

总结起来,占空比测量可以通过示波器、计时器、频率计、单片机或逻辑分析仪等多种方法来实现。

选择合适的测量方法取决于具体的应用场景和仪器的可用性。

示波器抓取占空比

示波器抓取占空比

示波器抓取占空比示波器是电子测试仪器中功能强大的一种,可以用来观测各种波形信号,如交流、直流、脉冲等信号,同时还能测量电压、电流、频率、相位等参数。

而其中一个比较重要的参数就是占空比,本文将围绕“示波器抓取占空比”这一主题展开阐述,分步骤进行阐述。

第一步:打开示波器,接入信号源首先,我们需要打开示波器的电源,并把信号源(如矩形波信号)接入示波器。

此时我们可以看到示波器屏幕上显示了一个波形图像,其中包括波形的周期、幅值、频率等信息。

同时,示波器上还有一个参数叫做占空比,我们可以通过设置示波器的测量参数来获取这个占空比的值。

第二步:准备示波器测量参数要测量占空比,我们需要先设置示波器的测量参数。

首先,我们需要选择“测量”功能,然后再选择“占空比”作为需要测量的参数。

接下来,可以调整测量的范围,比如设定为0%到100%之间。

此时示波器会自动计算出信号的占空比,并在屏幕上显示出来。

第三步:选择测量范围在上一步中,我们已经设定了测量范围,但此时可能并不准确,还需要调整一下。

具体的方法是通过示波器上的刻度进行调整,将刻度设置为合适的范围,使信号的占空比可以被完整地显示出来。

同时,我们还可以调整示波器的触发方式,使其更加精确地捕捉信号的周期和占空比。

第四步:测量结果的读取和保存在完成上述操作后,我们已经能够获得信号的占空比测量结果了。

此时,我们可以将示波器屏幕上的读数记录下来,或者直接将结果通过示波器上的USB、LAN等接口保存起来,方便以后的查看和分析。

总之,如何正确地抓取信号的占空比,需要我们通过上述步骤来进行设置和调整。

除了占空比,示波器还有很多其他的测量参数,比如电压、电流、相位等等,这些测量参数可以根据具体的需求进行设置和调整。

对于电子工程师和电子爱好者来说,熟悉示波器的使用方法是必须的,能够帮助他们更好地进行电路设计和测试。

示波器的自动测量功能及设置

示波器的自动测量功能及设置

示波器的自动测量功能及设置示波器是电子工程师日常工作中使用频率较高的一种仪器。

除了基本的波形显示功能外,示波器还具备许多实用的自动测量功能,能够方便、快捷地获取信号的各种参数信息。

本文将介绍示波器的常见自动测量功能及设置方法,并对其应用场景进行分析。

1. 峰-峰值测量峰-峰值是指信号波形中正半周最大值与负半周最小值之间的差值。

示波器能够自动测量出信号的峰-峰值,并将结果显示出来。

在示波器上进行峰-峰值测量的方法为:打开示波器,将测量控制模式调整到"Vpp"或"Pk-Pk",示波器即可自动计算出峰-峰值。

通过峰-峰值的测量,可以了解到信号的极值情况,进而进行后续的电路分析与设计。

2. 平均值测量平均值测量是指对信号的多个采样值进行求平均得到的结果。

示波器可以自动进行平均值的测量并将结果显示出来。

在示波器上进行平均值测量的方法为:打开示波器,将测量控制模式调整到"Avg",示波器会自动对信号进行采样并计算平均值。

平均值测量对于信号的稳定性和周期性分析非常有帮助。

3. 频率测量频率是指信号波形的周期性重复次数,可以表示为每秒钟的周期个数。

示波器能够自动测量出信号的频率,并将结果显示出来。

在示波器上进行频率测量的方法为:打开示波器,将测量控制模式调整到"Freq",示波器会自动对信号进行周期性分析并计算频率值。

频率测量对于信号的周期性分析、信号源的稳定性评估非常重要。

4. 占空比测量占空比是指周期性信号中高电平时间占整个周期时间的比例。

示波器可以自动测量出信号的占空比,并将结果显示出来。

在示波器上进行占空比测量的方法为:打开示波器,将测量控制模式调整到"Duty",示波器会自动对信号进行占空比分析并计算占空比值。

占空比测量对于脉冲信号的分析、开关电源控制等方面具有重要意义。

5. 上升时间和下降时间测量上升时间和下降时间是指信号波形从低电平到高电平和从高电平到低电平的时间间隔。

两种不同方法实现占空比检测

两种不同方法实现占空比检测

两种不同方法实现占空比检测作者:朱华来源:《科学与财富》2014年第05期摘要:本文介绍了两种不同的方式实现对“占空比”的检测,分析其误差来源,并对比了两种方案各自的优劣。

关键词:占空比滤波硬件实现软件实现振荡电路的“占空比(Duty Cycle)”指高电平持续时间在整个周期内所占的比值。

传统的占空的测定通常可用示波器量取高电平持续时间除以整个周期来计算。

然而,在实际应用中,常常要求用尽可能简单的电路,直观、动态地显示出当前占空比的变化。

以下将结合实际情况给出两种低成本解决方案。

待测试电路为一个直流风机的控制信号,输出为0-5V的矩形波(内阻较高),占空比0-100%分段变化,每隔十多秒变化一次,输入波形频率2.5KHz。

测试要求:1.对占空比变化进行测定并及时显示出来。

2.误差3.由于待测电路与测试电路不共地,因此两者需要隔离。

方案一:硬件实现方法1.1初步分析:由于待测量频率固定,硬件上可利用积分电路将占空比转换为电压信号,通过测量电压大小即可确定占空比,显示部分,利用LM3914驱动LED以光柱方式显示。

1.1.1 我们先从最简单的RC电路入手。

假定下图中R1C1选取远大于1/ω(ω=2πf),近似可以看作所有交流成分已经被滤除,从而获得一个比较平滑的直流分量用于检测。

此外,需要设置一个放电电阻R2,当信号源占空比减小时,利用R2将C1中的电荷释放待测信号占空比等幅递增(每12秒递增20%左右),测试结果如下:该电路具有明显的“非线性”失真—电压和输入占空比并不成线性比例关系,且占空比越大,电压递增越小。

这是因为随着占空比增加,电容两端的累计电压持续升高,造成每个周期内高电平期间,对C的充电电流减小。

若把RC取的过大,线性度会有所改善,不过响应速度就会下降,通俗的讲就是Dutycycle变化后,检测电路需要很长时间才能做出反应。

1.1.2若将电路改为以下形式:这是一个的二阶有源滤波电路,又称*二阶巴特沃斯(Butterworth)型低通滤波器。

多种计算脉冲与占空比的方法

多种计算脉冲与占空比的方法

多种计算脉冲与占空比的方法计算脉冲与占空比是电子电路中常见的任务。

脉冲是一种短暂的电信号,通常被描述为一定时间段内的高电平或低电平信号。

占空比是指脉冲中高电平信号所占的时间比例。

在本文中,将介绍多种计算脉冲与占空比的方法。

1.计算脉冲宽度(脉冲持续时间):最简单的方法是使用示波器测量脉冲的宽度。

将示波器探头连接到脉冲信号的输出端,观察示波器屏幕上的波形。

确定脉冲的起始点和终止点,然后测量它们之间的时间间隔。

这个时间间隔即为脉冲的宽度。

2.通过频率和周期计算脉冲宽度:如果已知脉冲信号的频率(脉冲个数)和周期(脉冲重复时间),则可以使用以下公式计算脉冲宽度:脉冲宽度=周期/脉冲个数。

3.使用计数器计算脉冲宽度:计数器是一种电路设备,用于计算信号的频率和周期。

将脉冲信号连接到计数器的输入端,启动计数器并记录计数值。

然后停止计数器,并使用以下公式计算脉冲宽度:脉冲宽度=计数值/计数器频率。

4.计算占空比:占空比是高电平信号在整个脉冲周期内所占的时间比例,可以通过以下公式计算:占空比=(高电平持续时间/脉冲周期)x100%。

高电平持续时间是指脉冲中高电平信号的持续时间,脉冲周期是指脉冲的重复时间。

5.使用示波器计算占空比:示波器是一种测量电信号波形的仪器。

将示波器探头连接到脉冲信号的输出端,观察示波器屏幕上的波形。

通过测量高电平信号的持续时间和脉冲的周期,可以直接计算出占空比。

6.使用频率计算占空比:如果已知脉冲信号的频率和高电平持续时间,可以使用以下公式计算占空比:占空比=(高电平持续时间/(1/频率))x100%。

这个方法适用于脉冲信号的频率较高的情况。

7.使用占空比计数器计算占空比:占空比计数器是一种专门用于计算占空比的电路。

将脉冲信号连接到占空比计数器的输入端,启动计数器并记录满计数时的计数值。

占空比计数器会自动计算高电平和低电平信号的持续时间,并通过以下公式计算占空比:占空比=(高电平持续时间/(高电平持续时间+低电平持续时间))x100%。

简单的占空比检测方法

简单的占空比检测方法

简单的占空比检测方法
1. 使用示波器,示波器是一种常用的电子测量仪器,可以用来检测信号的波形和占空比。

将待测信号接入示波器的输入端,然后观察示波器屏幕上的波形,通过测量高电平和低电平的时间长度,可以计算出信号的占空比。

2. 使用微控制器,如果你熟悉编程和电子电路设计,可以使用微控制器来实现占空比检测。

通过编写程序,将待测信号输入到微控制器的引脚上,然后通过计时或者其他方法来测量高电平和低电平的时间长度,从而计算出占空比。

3. 使用专用的占空比测量仪,市面上也有一些专门用于测量信号占空比的仪器,这些仪器通常操作简单,可以直接将待测信号接入仪器,然后读取显示屏上的占空比数值。

无论使用哪种方法,都需要注意测量的准确性和稳定性,尤其是对于一些高频率或者精密要求较高的信号。

在选择和使用检测方法时,也需要根据实际情况来确定最合适的方案。

希望以上信息对你有所帮助。

安泰信示波器占空比

安泰信示波器占空比

安泰信示波器占空比
安泰信示波器的占空比是指信号周期内处于高电平状态的时间占整个周期的比例,通常用来描述脉冲信号或周期性方波信号的高电平时间与周期的比值。

占空比的计算公式为:占空比=高电平时间/信号周期。

其值范围在0到1之间,也可以用百分比表示,范围从0%到100%。

占空比的大小对信号的性质和特性有重要影响,比如在数字电路中可以影响信号的稳定性和可靠性。

在电路设计和故障诊断中,占空比也是一个重要的参数。

示波器是一种用来显示电信号波形的仪器,占空比是示波器上一个重要的参数,它可以帮助我们了解信号的工作状态和特性。

占空比在电子工程中有着广泛的应用,例如在数字电路中,占空比可以用来描述时钟信号的工作时间和休息时间,从而控制电路的工作频率和稳定性;在脉宽调制(PWM)技术中,占空比可以用来控制电路的输出功率和亮度;在电机控制、无线通信等领域中,占空比也扮演着重要的角色。

通过观察和分析占空比,我们可以更好地理解和掌握信号的特性和工作状态,从而更好地进行电路设计和故障诊断。

万用表占空比测量方法

万用表占空比测量方法

万用表占空比测量方法万用表占空比测量方法引言万用表是一种常见的电路测试仪器,它能够测量电压、电流、电阻等基本参数。

在实际应用中,有时我们也需要测量信号的占空比,以了解信号的稳定性和周期性。

本文将详细介绍几种常用的万用表占空比测量方法。

方法一:手动测量法1.将信号源的输出连接到万用表上,并将万用表调至直流电压测量档位。

2.手动记录连续若干个高电平和低电平的时间。

3.计算高电平和低电平的时间之比,即为占空比。

方法二:示波器测量法1.将信号源的输出连接到示波器上,并调整示波器的水平和垂直缩放使信号波形清晰可见。

2.使用示波器的光标功能,测量出一个完整周期的高电平时间和低电平时间。

3.计算高电平和低电平的时间之比,即为占空比。

1.将信号源的输出连接到频率计上。

2.将频率计调至占空比测量模式,并将信号源的频率设置为所需测量的信号频率。

3.读取频率计上显示的占空比数值。

方法四:微控制器测量法1.使用微控制器的IO口将信号源的输出连接到微控制器上。

2.在代码中编写测量占空比的程序。

3.通过编程获取信号的高电平和低电平的时间,并计算占空比。

方法五:专用测量仪器测量法1.使用专用的占空比测量仪器,将信号源的输出连接到仪器上。

2.仪器会自动显示信号的占空比。

结论以上是几种常用的万用表占空比测量方法。

根据实际情况选择合适的方法来进行测量,可以准确获取信号的占空比信息,以便对电路进行调试和优化。

希望本文能对读者理解和应用占空比测量方法有所帮助。

注:本文仅介绍理论和方法,实际操作时请注意安全,遵循相关的操作规范。

1.将信号源的输出连接到万用表上,并将万用表调至直流电压测量档位。

2.手动记录连续若干个高电平和低电平的时间。

–可以使用秒表或计时器来记录时间。

–高电平时间记作Th,低电平时间记作Tl。

3.计算高电平和低电平的时间之比,即为占空比。

–占空比 = (Th / (Th + Tl)) * 100%方法二:示波器测量法1.将信号源的输出连接到示波器上,并调整示波器的水平和垂直缩放使信号波形清晰可见。

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高速信号在提升电子设备性能的的同时,也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。

在这些问题中,一类典型的例子是偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号,如激光脉冲或亚稳定性,低占空比雷达脉冲等等。

这些事件很难识别和检定,要求测试设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。

这对示波器性能提出了极高的要求。

在过去,要对这些信号的测试不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍:所有示波器的存储长度都是有限的;在示波器中,采样率×采集时间=采集内存,以使用示波器的所有采集内存为例,采样率越高,则数据采集的时间窗口越小;另一方面,若需要加长采集时间窗口,则需要以降低水平分辨率(降低采样率)为代价。

当前的高性能示波器提供了高采样率和高带宽,因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信号质量,其中包括:怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件,以有效地进行分析;怎样只存储和显示必要的数据,优化存储器的使用。

对于这两个关键问题,泰克的高性能示波器采用FastFrame分段存储技术,改善了存储使用效率和数据采集质量,消除了采集时间窗口和水平分辨率不可兼得的矛盾。

本文将分别介绍传统方法和FastFrame分段存储技术测试偶发性或间歇性的事件以及一些低占空比的信号,从而分析FastFrame分段存储技术在实际测试带来好处。

1. 传统测试方法
传统测试低占空比脉冲等间歇性的信号,通常利用数字示波器。

为了提高测试精度,通常使用示波器的最高采样率来采集波形数据。

通常在高采样率的支持下,可以看到大部分波形细节,见图1。

但是,如果想查看多个连续脉冲,那么必须提高采集的时间窗口。

要让多个脉冲落在示波器提供的有限存储器内,很多时候必须通过降低采样率来达到。

显而易见地,降低采样率本身会降低水平分辨率,使得时间测试精度大大下降。

当然,用户也可以扩展示波器的存储器的长度,在不降低采样率的情况下提高采集时间窗口。

但是,这种方法有其局限性。

尽管存储技术不断进步,高速采集存储器仍是一种昂贵的资源,而且很难判断多少存储容量才足够。

即使拥有被认为很长的存储器长度,但可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。

图2是在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲。

从图2中可以看出,时间窗口扩展了10倍,可以捕获更多的间歇性脉冲。

其实现方式:通常是提高采集数据的时间长度,并提高记录长度,同时保持采样率不变。

这种采集方法带来了以下这些缺点:
1.更大的采集数据提高了存储器和硬盘的存储要求。

2.更大的采集数据影响着I/O传送速率。

3.更高的记录长度提高了用户承担的成本。

4.由于示波器要处理更多的信息,因此前后两次采集之间的不活动时间或“死区时间”提高了,导致更新速率下降。

考虑到这些矛盾,必须不断地在高采样率与每条通道提供的存储长度中间做出平衡,并且还是很难达到测试更多个脉冲的需求。

图1
图2
2. 利用FastFrame测试方法
2.1 FastFrame分段存储的原理
为解决上述的问题,业内运用了许多技术。

一种流行的方法是分段存储方案。

采用这种存储技术的仪器,如泰克采用FastFrame分段存储技术的示波器,允许把现有的存储器分成一系列段,然后每一次触发后采集的数据只填充其中一段,每次采集都可使用所需的采样率。

通过根据测试要求定义触发条件,可以只捕获感兴趣的波形段,然后将捕获的每个事件存储在拥有各自编号的存储段中。

采集完成以后,用户可以按捕获顺序单独查看各个存储段的波形或帧数据,或分层显示多个存储段波形或帧数据,以方便对测试结果进行比对;同时FastFrame技术还可以忽略不想要的波形段,从而把重点放在感兴趣的信号上。

图3
图3是示波器利用FastFrame分段存储技术采集图2中同样的信号,通过利用FastFrame 技术,可以与图1一样以同样小的记录长度和同样高的采样率捕获最多脉冲波形数目,分段存储内容重叠在一起,这样所有脉冲在屏幕上相互堆叠起来,并可以观测所有波形的变化情况。

2.2 FastFrame分段存储的优势和特点
示波器利用FastFrame分段存储技术的优势如下:
1. 高波形捕获速率提高了捕获偶发事件的能力。

2. 使用高采样率,保留了波形细节。

3. 如果脉冲重复速度小于示波器的最高触发速率,则捕获的脉冲之间没有漏失脉冲,保证有效利用记录长度存储器。

4. 可以迅速地以可视方式比较波形段,确定重叠的波形中是否会异常变化。

当打开示波器的FastFrame,FastFrame分段存储技术依照所选定的帧数和每帧点数(帧长度) 自动计算和选择所需的记录长度。

根据提供的示波器存储器,它计算帧数和帧长度之积,选择最近的记录长度,确定适合存储器的可支持帧数。

当需要查看感兴趣的波形时,可以单独查看每个帧,在确定特定的感兴趣的帧后,可以使用仪器功能详细检定、测量、放大和分析波形。

为迅速查看捕获的波形共性以外的异常事件,可以把多个帧重叠起来,显示公共波形和偏离波形。

FastFrame分段存储技术中的“View Multiple Frames”选项使用颜色突出显示各个点相互重叠的频次。

如在色温显示下,暖色的点表示发生频次高,冷色的点表示发生频次低。

5.FastFrame技术可以获取采集帧的时间相关信息
除了每帧波形表示的部分情况以外。

每帧的采集时间中也是十分重要的信息。

每个触发点都有定时信息,通过分析每帧采集时间相关的信息,可以确定每个事件发生的绝对时间以及事件之间的相对时间,如图4所示,从图4可以看出,FastFrame技术不但可以得到每一帧的相对时间,而且可以得到每一帧的绝对时间。

图4
3. 应用实例分析
3.1 低占空比脉冲信号测试和分析
对于脉冲波形的测试,特别是一些低占空比的脉冲波形,如激光器应用中的脉冲波形,雷达脉冲等。

在这些环境中,波形是由大部分时间都相同的脉冲组成的序列,但可能会偶尔突然出现不规则的脉冲,甚至这些脉冲的幅度会按某种趋势发生变化;此外,这些脉冲的时间间隔很长,示波器用传统的方法连续采集时即使占用大量存储空间还是无法采集到所需要的脉冲个数。

对这些情况,利用示波器的FastFrame分段存储技术采集此类信号,捕获相应足够数量的脉冲完成分析,利用有限的存储器,仍能以很高的水平分辨率捕获每个脉冲,并可以从叠显示。

下面以低占空比脉冲为例,脉冲的宽度为12ns, 脉冲间隔为20.1µs,每个脉冲的幅度不一样,该脉冲见图5和图6。

测试需求:捕获1000个该脉冲序列,观测该脉冲序列的幅度变化曲线,并且获取脉冲序列的时间间隔以及每个脉冲的绝对时间。

图6是利用传统的方法捕获的波形,从图6可以看出,捕获10个脉冲已经需要10M存储器,捕获1000个脉冲需要1G的存储器,十分昂贵;如果考虑到很多应用需要捕获更多的脉冲序列,则传统的方法难以满足这样时间窗口很长的脉冲波形的测试和分析;另外,传统的方法无法精确得到脉冲的时间间隔以及每个脉冲到来的绝对时间。

图5
图6
图7是利用示波器的FastFrame技术对该波形进行测试和分析,从图7可以看出,FastFrame技术可以根据测试需求设置所捕获的帧数(即波形个数),可以把所有脉冲序列波形重叠显示,还可以把所有帧的重叠画面会通过颜色编码显示每个位置发生频次,从而实现可以比较波形的变化和异常的能力。

此例中,脉冲序列的幅度包含了5种不同的幅度的脉冲波形。

通过FastFrame技术可以得到脉冲间的时间间隔,从图8中可以看出,第88个脉冲到第89个脉冲之间的时间间隔为20.100763µs,并可以保存每个脉冲来到的绝对时刻,见图9;加上Matlab软件连接,可以得到1000个脉冲波形按时间顺序显示出来,即得到脉冲幅度最时间的变化曲线,并得到脉冲触发时刻的绝对时间,如图10所示。

图7
图8
图9
图10
3.2 查找信号中的异常事件
由于数字信号的速度不断提高,设计和调试复杂系统正面临着更大的挑战。

干扰数字电路的细小异常事件变得更加常见,查找和隔离起来比以前更加困难。

图11是利用泰克的DPO示波器发现了时钟信号中有异常的欠幅信号,但不知该异常表现出现的间隔和具体时间。

图11
通过利用示波器的FastFrame分段存储技术,设置Runt(欠幅脉冲)触发,同时保持高采样率,捕获了100个信号异常信号,然后可以滚动查看各个异常信号帧,可以迅速地一目了然地查看波形内部频繁出现的异常事件,见图12。

测试人员可以查看每一个异常信号,得到每个异常信号出现的时刻和异常信号之间的时间间隔。

从图12中得到了第19个异常现象到第20个异常的时间间隔为3.876秒(还可以得到其它编号的任意异常信号之间的时间),从而帮助了进一步定位和分析故障信号出现的原因。

图12
4.总结
利用具有FastFrame分段存储技术的示波器来测试低占空比信号(如激光脉冲﹑雷达脉冲等)或偶发性信号,不但可以保证示波器能够高采样率捕获所观测的信号,使得测试精度大大提高,还可以得到每个脉冲信号的到来的绝对时间、直接读出不同脉冲之间的相对时间,从而解决以前对这种信号难以测试的难题。

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