示波器和探棒基础知识

示波器和探棒基础知识第1页，课件共30页，创作于2023年2月傅立叶变换,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，课件共30页，创作于2023年2月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)第3页，课件共30页，创作于2023年2月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BWxtr=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，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月示波器带宽v.s.正弦波振幅第6页，课件共30页，创作于2023年2月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页，课件共30页，创作于2023年2月如何根据上升时间来算信号的带宽第8页，课件共30页，创作于2023年2月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(InterpolationFunction)•此式称为内插公式(InterpolationFormula)•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，课件共30页，创作于2023年2月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的正弦波第10页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月采样率的理论第13页，课件共30页，创作于2023年2月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)第14页，课件共30页，创作于2023年2月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，课件共30页，创作于2023年2月第16页，课件共30页，创作于2023年2月第17页，课件共30页，创作于2023年2月第18页，课件共30页，创作于2023年2月单端探棒第19页，课件共30页，创作于2023年2月差分探棒第20页，课件共30页，创作于2023年2月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P7330P6248(差分)P7240P6245(单端)以1600CPUCLK的RiseSlewRateSpec0.6<RiseSlewrate<4(150mVWindow)换算26.7ps<Tr<180ps,1/3*180=60ps,实际TDS7404Tr=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;第21页，课件共30页，创作于2023年2月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P6245TAP1500由PCIRiseSlewRateSpec换算325ps<Tr<1.3ns,1/3*1.3=433ps,DPO7054Tr=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.第22页，课件共30页，创作于2023年2月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DynamicRange的范围(9Vrms)(I2CandSmbus一般VH在3.3V)CPUPowerOK及PowerSequence:示波器选择7104或者7404(>1G)探棒选择P6245或者TAP1500(1.5G)PowerSequece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DynamicRange满足要求,以71041MOhm最小值9Vrms为计,P6245TAP1500的DynamicRange为+-8V,整体范围大大满足测试需要.第23页，课件共30页，创作于2023年2月PowerNoise测试:示波器选择7104,探棒选择P6245TAP1500,PowerNoise(5Vmax),我们只需要示波器以及Probe的DynamicRange满足要求就好了,以71041MOhm最小值9Vrms(+-150Vmax)为计,P6245的DynamicRange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DataRate,Tr<=100ps,1/3*100ps=33ps,12G示波器及以上;第24页，课件共30页，创作于2023年2月VGA测试:示波器选择7104(4G),探棒选择P6245TAP1500,

VGA,1024x76885Hz的Pixelclock为94.5MHz94.5*5=472.5MHz,RGB的Tr<=2.65ns,1/3*2.65=883ps,DPO7054Tr=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.LVDS测试:示波器选择TDS7404forLVDSsignaltestTDS7104forpowersequencetest,探棒选择P6248*2andP6245*2orTAP1500*2,LVDS理论Support最高655Mbps的速率,(655/2)*5=1.637G,2G带宽以上示波器即可满足要求,第25页，课件共30页，创作于2023年2月HDMI测试:示波器选择6154C,探棒选择P7313SMAHDMI最高速率可达3.4Gbps,最大带宽1.7GHz其五次谐波为1.7*5=7.5GHz故选择8G带宽以上示波器.以测试项目Risetime1/3(误差5%)估算所需示波器的Risetime.HDMISpecRt>=75ps(实际150ps左右),以最严格的标准计算为:25ps(50ps),实际8G示波器Risetime为33ps,TDS6154CRisetime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，课件共30页，创作于2023年2月DisplayPort测试:示波器选择6154C(>8G),探棒选择P7313SMA.

DPHBR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;DVIRisetimeSpec75ps=<Tr<=0.4Tbit,DVISupportCLK165MHz(Max),Tbit=1/10*1/165M=600ps,0.4Tbit=240ps,1/3*240=80ps,TDS7404B实际Risetime=72ps(20%-80%),即该示波器满足DVI测试需要;第27页，课件共30页，创作于2023年2月PCI-EGen1测试:示波器选择TDS6604B,探棒选择SMAcable;

PCI-E1.0or1.1a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-EGen2测试:示波器选择6154C,探棒选择SMPcable;PCI-E2.0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，课件共30页，创作于2023年2月SATA测试:示波器选择TDS6604B,探棒选择SMAcable;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SataI测试的延续,最好改用8G带宽以上示波器进行测试.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，课件共30页，创作于2023年2月USB1.0/1.1测试:示波器选择TDS7404B,探棒选择P6245;

USB1.1:4ns<Tr<20ns,以最严格的4ns进行计算1/3*4=1.33ns,目前我们1G带宽的示波器DPO7104的Rt=300ps都可大大满足需