示波器和探棒基础知识共31页

• VGA测试: 示波器选择7104(4G),探棒选择P6245 TAP1500, VGA,1024x768 85Hz的Pixel clock为94.5MHz 94.5*5=472.5MHz,RGB的 Tr<=2.65ns,1/3*2.65=883ps,DPO7054 Tr=425ps,500M带 宽以上示波器即可满足要求,限于我们的条件选择7104 示波器为当前最佳选择.
采样率的理论
选择量测系统
• 估计待测信号的电压,频率,上升时间 • 选择动态范围满足电压幅度的探头 • 估算信号的实际带宽=0.35/tr • 选择带宽为信号带宽3~5倍的探棒和示波器 • 确定需要量测参数的特殊要求(示波器的带宽是否可选,
示波器是否有累计功能等) • 将选择到的示波器和探棒根据量测的参数 • (量测DC相关参数的时候选择垂直精度高的示波器和输
入电阻较大的探棒,量测AC相关参数的时候尽量选取上 升时间快.采样率高的示波器和上升时间快.输入电容小 的探棒)
示波器的上升时间和带宽
• ASUS 常用示波器以及探头的上升时间
• 单端探棒
• 差分探棒
针对信号选择你的量测系统
• 具体到测试项目
• CLOCK测试:示波器选用TDS7404B (4G) 6154C(15G) 探头选P7330 P6248 (差分) P7240 P6245(单端) 以1600 CPU CLK的Rise Slew Rate Spec 0.6<Rise Slew rate<4(150mV Window)换算 26.7ps<Tr<180ps,1/3*180=60ps,实际TDS7404 Tr=72ps(20%-80%),基本满足测试需求.如更快的上升时 间则相对需要更高带宽的示波器 以及探头;
• Power Noise测试: 示波器选择7104,探棒选择P6245 TAP1500, Power Noise(5V max),我们只需要示波器以及 Probe的Dynamic Range满足要求就好了,以7104 1MOhm 最小值9Vrms(+-150V max)为计,P6245的Dynamic Range 为+-8V,TAP1500同样为+-8V,整体范围满足测试需要,为 消除高频噪声的影响设置200MHz带宽.
示波器带宽v.s.正弦波振幅
5倍于待测信号有2%误差
所以在选择示波器和探棒组成测试系统时,遵循测试 系统上升时间比被测试信号快3-5倍,10倍是最佳选择;
如何根据上升时间来算信号的带宽
采样率的理论
• 频率为f 的正弦波g(t), 若以2f 的采样率, 则其傅立叶转 换式为
• 其中g(n/2f) 为采样值 • sinc(2ft - n)称为内插函数(Interpolation Function) • 此式称为内插公式(Interpolation Formula) • 利用sinc内插函数, 以2f 的采样率, 就可将频率为f 的正弦
• SMBUS测试:示波器选择7104或者7404(>1G) 探棒选择 P6245或者TAP1500(1.5G) Smbus为10K-100K信号,选用1G带宽示波器已经远远超 出他的要求,我们这样选择是鉴于实际情况,以及考虑 7104的Dynamic Range的范围(9Vrms)(I2C and Smbus一 般VH 在3.3V)
傅立叶变换,能力集中在奇次谐波分量上
• 概念:数字信号由基波和各次谐波组成
• 上图表明常见的数字信号我们看到的该信号的频率只 是其基频部分,当信号经过FFT变换后,我们还能看见其 存在3,5,7…等高次谐波分量,因此我们不能通过基频来 判断我们需要选择的系统.(对于3~5倍关系)
• 由于从信号能量的角度我们看到,信号的1,3,5次谐波分 量涵盖了信号能量的绝大部分,因此我们量测系统必须 能量测到至少信号的5次谐波分量.因此估计信号的实际 频率就可以简单为BW=0.35/tr(基频信号的上升时间)
• 1394测试: 示波器选择TDS7404B ,探棒选择P6248,目前 我们主要测试的为1394a的Spec,其最高速率为 400Mbps,Tr<=1.2ns,1/3*1.2=400ps,DPO7104示波器 Tr=225ps,225ps<400ps,1G带宽以上示波器完全满足测 试需求.1394b最高Support3.2Gbps的Data Rate,Tr<=100ps,1/3*100ps=33ps,12G示波器及以上;
• IDE测试:示波器选择7104或者7404(>1G) 探棒选择 P6245或者TAP1500(1.5G) 我们实际测试IDE信号速率 为33.3MHz,其5次谐波为33.3*5=166MHz,我们使用1G 带宽示波器完全满足要求.
• PCI测试:示波器选择7104,探棒选择P6245 TAP1500 由PCI Rise Slew RateSpec换算 325ps<Tr<1.3ns,1/3*1.3=433ps,DPO7054 Tr=415ps(10%90%),即500M带宽以上示波器满足要求,考虑到高频噪 声以及现实情况,我们选用7104示波器.
• CPU Power OK及Power Sequence:示波器选择7104或者 7404(>1G) 探棒选择P6245或者TAP1500(1.5G) Power Sequece只是测试信号高低电平有效(5Vmax),我 们只需要示波器以及Probe的Dynamic Range满足要求, 以7104 1MOhm最小值9Vrms为计,P6245 TAP1500的 Dynamic Range为+-8V,整体范围大大满足测试需要.
一非正弦波信号的带宽，可以其上升时间来决定。若此 信号通过
一低通滤波器(一阶)，则其带宽(BW)为0.35/上升时间(tr) ，也就是说BW x tr = 0.35 ，若此信号通过的为一非一 阶的低通滤波器，则tr与BW的乘积会更高，比如0.4;
示波器带宽最少要看到信号的5次谐波分量
• 测试系统带宽和信号带宽的不同带来的测试误差
波g(t)还原,此2f (采样率为信号带宽的两倍)称为Nyquist （奈奎斯特）采样率。
采样率的理论
• 实际线路须大于2f采样率(比如2.5f), 方能还原頻率为f 的正弦波
பைடு நூலகம்
采样率的理论
• 混淆信号(Aliasing) 频率为f的正弦波, 小于2f 采样率
采样率的理论
• 混淆信号以矢量模式在示波器上显示波形。