示波器和探棒基础知识幻灯片.ppt

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1、示波器和探棒基础知识第1页，共30页，编辑于2022年，星期一傅立叶变换,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第2页，共30页，编辑于2022年，星期一上图表明常见的数字信号我们看到的该信号的频只是其基频部分,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,因此我们能通过基频来判断我们需要选择的系统.(对于35倍关系)由于从信号能的角我们看到,信号的1,3,5次谐波分涵盖信号能的绝大部分,因此我们测系统必须能测到至少信号的5次谐波分.因此估计信号的实际频就可以简单为BW=0.35/tr(基频信号的上升时间)第3页，共30页，编辑于2022年，星期一一非正

2、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;第4页，共30页，编辑于2022年，星期一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第5页，共30页，编辑于2022年，星期一示波器带宽v.s.正弦波振幅正弦波振幅第6页，共30页，编辑于2022年，星期一5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;第7

3、页，共30页，编辑于2022年，星期一如何根据上升时间来算信号的带宽第8页，共30页，编辑于2022年，星期一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)为为采采样值样值 sinc(2ft-n)称称为为内插函数内插函数(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。第9页，共30页，编辑于2022年，星期一采样率的理论实际线路须大于2

4、f采采样样率率(比如比如2.5f),方能方能还还原頻率原頻率为为f的正弦波的正弦波第10页，共30页，编辑于2022年，星期一采样率的理论混淆信号(Aliasing)频率为f的正弦波,小于2f 采样率第11页，共30页，编辑于2022年，星期一采样率的理论混淆信号以矢量模式在示波器上显示波形。第12页，共30页，编辑于2022年，星期一采样率的理论第13页，共30页，编辑于2022年，星期一选择量测系统估计待测信号的电压,频,上升时间选择动态范围满足电压幅的探头估算信号的实际带宽=0.35/tr选择带宽为信号带宽35倍的探棒和示波器确定需要测参数的特殊要求(示波器的带宽是否可选,示波器是否有计

5、功能等)将选择到的示波器和探棒根据测的参数(测DC相关参数的时候选择垂直精高的示波器和输入电阻较大的探棒,测AC相关参数的时候尽选取上升时间快.采样高的示波器和上升时间快.输入电容小的探棒)第14页，共30页，编辑于2022年，星期一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第15页，共30页，编辑于2022年，星期一第16页，共30页，编辑于2022年，星期一第17页，共30页，编辑于2022年，星期一第18页，共30页，编辑于2022年，星期一单端探棒第19页，共30页，编辑于2022年，星期一差分探棒第20页，共30页，编辑于2022年，星期一针对信号选择你的量测系统具

6、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 0.6Rise Slew rate4(150mV Window)换算26.7psTr1G)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325p

7、sTr1G)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)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,P6

8、245 TAP1500的Dynamic Range为+-8V,整体范围大大满足测试需要.第23页，共30页，编辑于2022年，星期一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.1394测试:示波器选择TDS7404B,探棒选择P624

9、8,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,225ps400ps,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;第24页，共30页，编辑于2022年，星期一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=75ps(

10、实际150ps左右),以最严格的标准计算为:25ps(50ps),实际8G示波器Rise time 为33ps,TDS6154C Rise time 为19ps,以实际情况看8G带宽以上示波器及TDS6154C满足HDMI测试需要.Tr(20%-80%);第26页，共30页，编辑于2022年，星期一Display Port测试:示波器选择6154C(8G),探棒选择P7313SMA.DP HBR为 2.7Gbps,其五次谐波为1.35*5=6.75GHz,考虑到探头和示波器的系统带宽损耗实际使用带宽为8G以上示波器及探头;DVI测试:示波器选择TDS7404B,探棒选择P7330,P7240;

11、DVI Rise time Spec 75ps=Tr=0.4Tbit,DVI Support CLK165MHz(Max),Tbit=1/10*1/165M=600ps,0.4Tbit=240ps,1/3*240=80ps,TDS7404B实际Rise time=72ps(20%-80%),即该示波器满足DVI测试需要;第27页，共30页，编辑于2022年，星期一PCI-E Gen1测试:示波器选择TDS6604B,探棒选择SMA cable;PCI-E 1.0 or 1.1a速率为2.5Gbps,1.25G*5=6.25G,TDS6604为6G带宽示波器基本满足该项测试,且PCI-E1.0推

12、出时,TDS6604为当时最高带宽示波器,即采用该示波器一直沿用至今.最恰当的选择是8G示波器;PCI-E Gen2测试:示波器选择6154C,探棒选择SMP cable;PCI-E 2.0速率为5Gbps,2.5G*5=12.5G,TDS6154C为15G带宽示波器,满足该项测试.第28页，共30页，编辑于2022年，星期一SATA测试:示波器选择TDS6604B,探棒选择SMA cable;SataI 速率为1.5Gbps,0.75*5=3.75G,SataII 速率为3.0Gbps,1.5G*5=7.5GHz,目前使用TDS6604为Sata I测试的延续,最好改用8G带宽以上示波器进行

13、测试.LAN测试:示波器选择7404B(4G),探棒选择P6248;因为以太网信号的上升时间大约为3ns,所以其频谱都在117MHz以下（带宽=0.35/3ns=117MHz），所以一台1GHz带宽以上的示波器，是10倍于被测信号的带宽，将使测量幅度的误差降低到0.5，满足测试A与B点峰值电压差异时1%的要求第29页，共30页，编辑于2022年，星期一USB1.0/1.1测试:示波器选择TDS7404B,探棒选择P6245;USB1.1:4nsTr=500ps,1/3*500=167ps,实际2.5G带宽示波器DPO7254的Rise time为160(10%-90%),即2.5G带宽以上示波器即可满足USB2.0的测试.第30页，共30页，编辑于2022年，星期一