揭開(kāi)測(cè)試測(cè)量的小秘密——每周一考 【第18周】

題目18-2: 該問(wèn)題有一客戶提供，一個(gè)50MHz的方波時(shí)鐘信號(hào)，用兩臺(tái)2.5GHz示波器測(cè)量，一臺(tái)配備1.5GHz有源探頭，一臺(tái)配備500MHz探頭，在測(cè)量上升時(shí)間的時(shí)候，為什么一個(gè)結(jié)果是1ns, 一個(gè)是5.5ns ?請(qǐng)給出可能的答案。

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題 目18-1: 沒(méi)有示波器也一樣可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，而且分析功能以及界面和真實(shí)的示波器是一樣的，前提條件是有波形數(shù)據(jù)文件在手，下圖是用N2750A系列三態(tài)有源差 分探頭測(cè)出的4個(gè)波形，這四個(gè)波形是用一個(gè)探頭，一次連接，得到的波形，您能否猜出，這四個(gè)波形分別是什么？可從四個(gè)選擇中選，單端正信號(hào)(B)，單端負(fù)信號(hào)(A)，差分信號(hào)(B-A)，共模信號(hào):(A+B)/2。

答案：如果有原始波形數(shù)據(jù)文件，您可以用Excel 來(lái)驗(yàn)證，哪個(gè)是B-A, 哪個(gè)是(B+A)/2 等，更專業(yè)的做法是下載http://www.agilent.com/find/N8900A示波器專業(yè)軟件來(lái)分析，因?yàn)樗褪静ㄆ鞯墓δ芗敖缑媸且粯拥?，該圖右下腳是單端正信號(hào)B,左下腳是單端負(fù)信號(hào)A,左上角是差分信號(hào)B-A, 右上角是共模信號(hào)(B+A)/2 , 用一個(gè)探頭能同時(shí)測(cè)出該4種波形，只有特別的探頭可以做到，在安捷倫，這種探頭被叫做InfiniiMode探頭。

題目18-2: 該問(wèn)題有一客戶提供，一個(gè)50MHz的方波時(shí)鐘信號(hào)，用兩臺(tái)2.5GHz示波器測(cè)量，一臺(tái)配備1.5GHz有源探頭，一臺(tái)配備500MHz探頭，在測(cè)量上升時(shí)間的時(shí)候，為什么一個(gè)結(jié)果是1ns, 一個(gè)是5.5ns ? 請(qǐng)給出可能的答案。

答案： 時(shí)鐘信號(hào)的頻率決定其基波和奇次諧波的頻率，但并不決定其最高頻率分量，其上升或下降時(shí)間才是決定其頻率最高分量的關(guān)鍵因素。如果用1.5GHz有源探頭測(cè)出的上升時(shí)間是1ns，說(shuō)明該信號(hào)的上升時(shí)間至少是1ns, 也就是說(shuō)該信號(hào)的Knee frequency 至少是500MHz , 如果您使用高斯頻響的示波器和探頭系統(tǒng)，系統(tǒng)帶寬至少是Knee Frequency 的1.9倍，也就是950MHz。用500MHz無(wú)源探頭的時(shí)候，大多數(shù)人都是用其10cm長(zhǎng)的黑色地線，這個(gè)時(shí)候其帶寬是175MHz~200MHz之間，用175MHz系統(tǒng)帶寬的示波器系統(tǒng)測(cè)量出5ns~6ns的上升時(shí)間是很正常的，這正是該測(cè)量系統(tǒng)自身的上升時(shí)間，無(wú)法測(cè)出比它更快的信號(hào)；如果用無(wú)源探頭自身帶的彈簧地，系統(tǒng)帶寬可以達(dá)到500MHz，這時(shí)測(cè)1ns上升時(shí)間的被測(cè)對(duì)象，測(cè)出的結(jié)果將2ns左右。

也可從另一角度來(lái)分析，如果示波器和探頭的頻響都是高斯頻響，您可以用公式Tr (示波器顯示值) = 均方根下{Tr2(示波器) + Tr2(探頭) + Tr2(被測(cè)對(duì)象)} ， 如果被測(cè)對(duì)象是極快的信號(hào)，示波器顯示的上升時(shí)間則是示波器和探頭系統(tǒng)自身的上升時(shí)間，換句話說(shuō)，若示波器和探頭的系統(tǒng)上升時(shí)間比被測(cè)信號(hào)慢很多，示波器上顯示的測(cè)試結(jié)果根本不是被測(cè)信號(hào)的上升時(shí)間，而是測(cè)試系統(tǒng)自己的上身時(shí)間。

500MHz的探頭在用10cm鱷魚(yú)夾地線時(shí)實(shí)際帶寬為175MHz左右，不可能測(cè)量出一1ns上升沿的信號(hào)。