胡為東系列文章之四--使用力科示波器測(cè)量信號(hào)相位變
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在信號(hào)完整性測(cè)試中我們經(jīng)常會(huì)遇到對(duì)兩個(gè)或者多個(gè)信號(hào)之間的偏移或者相位差的測(cè)量。如某個(gè)單板上多個(gè)電源信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系；DDR等內(nèi)存測(cè)試中數(shù)據(jù)信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)的建立時(shí)間和保持時(shí)間等時(shí)序關(guān)系等等。
圖1基本D觸發(fā)器的鎖存數(shù)據(jù)示意圖
在一些射頻應(yīng)用中，也經(jīng)常需要測(cè)試多個(gè)信號(hào)之間的相位差，如圖1所示，為了驗(yàn)證一個(gè)被測(cè)件DUT的特性，采用射頻信號(hào)源通過(guò)定向耦合器分成兩路，一路射頻信號(hào)施加到DUT上，經(jīng)過(guò)示波器后連接到示波器（圖中是以力科的最高實(shí)時(shí)帶寬為45GHZ的實(shí)時(shí)示波器為例）的一個(gè)通道，另外一路射頻信號(hào)直接進(jìn)入到示波器中作為參考源，然后使用示波器觀察經(jīng)過(guò)DUT之前的信號(hào)和經(jīng)過(guò)DUT后的信號(hào)之間的相互關(guān)系，如相位關(guān)系、時(shí)序偏差等。力科示波器中的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量參數(shù)中包含了相位差（phase）測(cè)量和時(shí)序偏移（skew）測(cè)量，且提供了靈活的設(shè)置，比如說(shuō)邊沿測(cè)量位置、是在上升沿測(cè)量還是下降沿測(cè)量、輸出結(jié)果類型（絕對(duì)值、百分比、度數(shù)、弧度等），如下圖2和圖3所示。
圖2力科示波器中集成的相位差Phase測(cè)量和時(shí)序偏移Skew測(cè)量參數(shù)
圖3力科示波器中相位差Phase的設(shè)置項(xiàng)
在很多情況下，往往需要統(tǒng)計(jì)長(zhǎng)時(shí)間的參數(shù)變化情況，此時(shí)可以將力科的參數(shù)追蹤（Trend）以及自動(dòng)保存功能（Auto save）結(jié)合起來(lái)使用，比如說(shuō)我們要測(cè)量?jī)蓚€(gè)信號(hào)之間的相位或者時(shí)序偏移關(guān)系，且需要長(zhǎng)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)其效果，這時(shí)候我們可以先用力科示波器中的相位測(cè)量（phase）參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)相位差的測(cè)量，然后用Trend函數(shù)功能實(shí)現(xiàn)對(duì)相位測(cè)量參數(shù)的追蹤，然后再選中自動(dòng)保存Trend函數(shù)的功能，這時(shí)候示波器就會(huì)連續(xù)的保存參數(shù)的變化，并保存為很多個(gè)文件至示波器的硬盤(pán)上，最后測(cè)試人員可以再通過(guò)軟件的方法將這些文件組合到一起（去除重合的數(shù)值，因?yàn)樽詣?dòng)保存的多個(gè)文件的內(nèi)容一般有一部分是重合的，需要將重合的部分去掉）形成一個(gè)新的長(zhǎng)時(shí)間的參數(shù)變化曲線。
圖4力科示波器中的自動(dòng)保存功能、Trend函數(shù)追蹤功能
、Trend函數(shù)曲線的保存結(jié)果。
二、利用示波器中的抖動(dòng)及時(shí)序功能分析相位調(diào)制信號(hào)
在信號(hào)調(diào)制中，通常載波的一般表達(dá)式為
，其中A是載波的振幅，
是角頻率，
是信號(hào)的瞬時(shí)相位，
為瞬時(shí)相位偏移，所謂相位調(diào)制，是指載波振幅A和角頻率保持不變，而瞬時(shí)相位偏移隨著調(diào)制信號(hào)（比如說(shuō)為m（t））成比例變化的調(diào)制。如下圖5所示為一簡(jiǎn)單的瞬時(shí)相位偏移隨著時(shí)間變化的波形，最上面的波形為瞬時(shí)相位偏移為3
/2，且固定不變時(shí)的波形隨著時(shí)間的變化情況，中間的波形為瞬時(shí)相位偏移為/2，且固定不變時(shí)的波形隨著時(shí)間的變化情況，可見(jiàn)當(dāng)瞬時(shí)相位偏移固定不變，整個(gè)波形的相位隨著時(shí)間以每秒的速度均勻變化，瞬時(shí)相位不會(huì)出現(xiàn)突變的情況，而最下面的波形為當(dāng)瞬時(shí)相位偏移每隔一個(gè)周期就在3/2和/2之間變化一次的波形，從波形中可見(jiàn)，在載波信號(hào)周期的整數(shù)倍時(shí)刻，信號(hào)相位出現(xiàn)了突變。如果瞬時(shí)相位偏移隨著時(shí)間呈現(xiàn)類似上述但是可能更為復(fù)雜的變化，即為相位調(diào)制。
評(píng)論