示波器和探棒基礎(chǔ)知識課件

示波器及探頭選擇EATeam2009.10.14傅立葉變換,能力集中在奇次諧波分量上概念:數(shù)字信號由基波和各次諧波組成上圖表明常見的數(shù)字信號我們看到的該信號的頻率只是其基頻部分,當信號經(jīng)過FFT變換后,我們還能看見其存在3,5,7…等高次諧波分量,因此我們不能通過基頻來判斷我們需要選擇的系統(tǒng).(對于3~5倍關(guān)系)由于從信號能量的角度我們看到,信號的1,3,5次諧波分量涵蓋了信號能量的絕大部分,因此我們量測系統(tǒng)必須能量測到至少信號的5次諧波分量.因此估計信號的實際頻率就可以簡單為BW=0.35/tr(基頻信號的上升時間)示波器帶寬最少要看到信號的5次諧波分量測試系統(tǒng)帶寬和信號帶寬的不同帶來的測試誤差示波器帶寬v.s.正弦波振幅5倍于待測信號有2%誤差所以在選擇示波器和探棒組成測試系統(tǒng)時,遵循測試系統(tǒng)上升時間比被測試信號快3-5倍,10倍是最佳選擇;采樣率的理論頻率為f的正弦波g(t),若以2f的采樣率,則其傅立葉轉(zhuǎn)換式為?其中g(shù)(n/2f)為采樣值?sinc(2ft-n)稱為內(nèi)插函數(shù)(InterpolationFunction)?此式稱為內(nèi)插公式(InterpolationFormula)?利用sinc內(nèi)插函數(shù),以2f的采樣率,就可將頻率為f的正弦波g(t)還原,此2f(采樣率為信號帶寬的兩倍)稱為Nyquist（奈奎斯特）采樣率。采樣率的理論實際線路須大于2f采樣率(比如2.5f),方能還原頻率為f的正弦波采樣率的理論混淆信號(Aliasing)頻率為f的正弦波,小于2f采樣率采樣率的理論選擇量測系統(tǒng)估計待測信號的電壓,頻率,上升時間選擇動態(tài)范圍滿足電壓幅度的探頭估算信號的實際帶寬=0.35/tr選擇帶寬為信號帶寬3~5倍的探棒和示波器確定需要量測參數(shù)的特殊要求(示波器的帶寬是否可選,示波器是否有累計功能等)將選擇到的示波器和探棒根據(jù)量測的參數(shù)(量測DC相關(guān)參數(shù)的時候選擇垂直精度高的示波器和輸入電阻較大的探棒,量測AC相關(guān)參數(shù)的時候盡量選取上升時間快.采樣率高的示波器和上升時間快.輸入電容小的探棒)示波器的上升時間和帶寬ASUS常用示波器以及探頭的上升時間單端探棒針對信號選擇你的量測系統(tǒng)具體到測試項目CLOCK測試:示波器選用TDS7404B(4G)6154C(15G)探頭選P7330P6248(差分)P7240P6245(單端)以1600CPUCLK的RiseSlewRateSpec0.6<RiseSlewrate<4(150mVWindow)換算26.7ps<Tr<180ps,1/3*180=60ps,實際TDS7404Tr=72ps(20%-80%),基本滿足測試需求.如更快的上升時間則相對需要更高帶寬的示波器以及探頭;IDE測試:示波器選擇7104或者7404(>1G)探棒選擇P6245或者TAP1500(1.5G)我們實際測試IDE信號速率為33.3MHz,其5次諧波為33.3*5=166MHz,我們使用1G帶寬示波器完全滿足要求.PCI測試:示波器選擇7104,探棒選擇P6245TAP1500由PCIRiseSlewRateSpec換算325ps<Tr<1.3ns,1/3*1.3=433ps,DPO7054Tr=415ps(10%-90%),即500M帶寬以上示波器滿足要求,考慮到高頻噪聲以及現(xiàn)實情況,我們選用7104示波器.SMBUS測試:示波器選擇7104或者7404(>1G)探棒選擇P6245或者TAP1500(1.5G)Smbus為10K-100K信號,選用1G帶寬示波器已經(jīng)遠遠超出他的要求,我們這樣選擇是鑒于實際情況,以及考慮7104的DynamicRange的范圍(9Vrms)(I2CandSmbus一般VH在3.3V)CPUPowerOK及PowerSequence:示波器選擇7104或者7404(>1G)探棒選擇P6245或者TAP1500(1.5G)PowerSequece只是測試信號高低電平有效(5Vmax),我們只需要示波器以及Probe的DynamicRange滿足要求,以71041MOhm最小值9Vrms為計,P6245TAP1500的DynamicRange為+-8V,整體范圍大大滿足測試需要.VGA測試:示波器選擇7104(4G),探棒選擇P6245TAP1500,

VGA,1024x76885Hz的Pixelclock為94.5MHz94.5*5=472.5MHz,RGB的Tr<=2.65ns,1/3*2.65=883ps,DPO7054Tr=425ps,500M帶寬以上示波器即可滿足要求,限于我們的條件選擇7104示波器為當前最佳選擇.LVDS測試:示波器選擇TDS7404forLVDSsignaltestTDS7104forpowersequencetest,探棒選擇P6248*2andP6245*2orTAP1500*2,LVDS理論Support最高655Mbps的速率,(655/2)*5=1.637G,2G帶寬以上示波器即可滿足要求,HDMI測試:示波器選擇6154C,探棒選擇P7313SMAHDMI最高速率可達3.4Gbps,最大帶寬1.7GHz其五次諧波為1.7*5=7.5GHz故選擇8G帶寬以上示波器.以測試項目Risetime1/3(誤差5%)估算所需示波器的Risetime.HDMISpecRt>=75ps(實際150ps左右),以最嚴格的標準計算為:25ps(50ps),實際8G示波器Risetime為33ps,TDS6154CRisetime為19ps,以實際情況看8G帶寬以上示波器及TDS6154C滿足HDMI測試需要.Tr(20%-80%);DisplayPort測試:示波器選擇6154C(>8G),探棒選擇P7313SMA.

DPHBR為2.7Gbps,其五次諧波為1.35*5=6.75GHz,考慮到探頭和示波器的系統(tǒng)帶寬損耗實際使用帶寬為8G以上示波器及探頭;DVI測試:示波器選擇TDS7404B,探棒選擇P7330,P7240;DVIRisetimeSpec75ps=<Tr<=0.4Tbit,DVISupportCLK165MHz(Max),Tbit=1/10*1/165M=600ps,0.4Tbit=240ps,1/3*240=80ps,TDS7404B實際Risetime=72ps(20%-80%),即該示波器滿足DVI測試需要;SATA測試:示波器選擇TDS6604B,探棒選擇SMAcable;SataI速率為1.5Gbps,0.75*5=3.75G,SataII速率為3.0Gbps,1.5G*5=7.5GHz,目前使用TDS6604為SataI測試的延續(xù),最好改用8G帶寬以上示波器進行測試.LAN測試:示波器選擇7404B(4G),探棒選擇P6248;因為以太網(wǎng)信號的上升時間大約為3ns,所以其頻譜都在117MHz以下（帶寬=0.35/3ns=117MHz），所以一臺1GHz帶寬以上的示波器，是10倍于被測信號的帶寬，將使測量幅度的誤差降低到0.5％，滿足測試A與B點峰值電壓差異時1%的要求USB1.0/1.1測試:示波器選擇TDS7404B,探棒選擇P6245;

USB1.1:4ns<Tr<20ns,以最嚴格的4ns進行計算1/3*4=1.33ns,目前我們1G帶寬的示波器DPO7104的Rt=300ps都可大大滿足需求,為了方便測試而采用TDS7404,但是為了避免引入高頻噪聲的影響,Probe端我們選用1.5G