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发布时间: 2019 - 09 - 04
【干货】沧海桑田话抖动(下)原创: 是德科技KEYSIGHT 是德科技KEYSIGHT 今天 上期内容回顾: 01. 抖动研究的源起02. 抖动测试和分析的基本方法和经典理论03. 抖动测试的演进和新挑战(上)▲  点击回顾上期精彩内容上期关于抖动测试的专题介绍,得到了不少测试行业从业者的喜爱。本期继续推出抖动测试的下篇,主要包括如下主题:03. 抖动测试的演进和新挑战(下)04. 影响抖动测试结果和精度的因素05. 从抖动测试到相噪测试——实时示波器的新战场抖动测试的演进和新挑战(下)上期提到,数据中存在XTALK引起ABUJ抖动时频谱法分析RJ产生误差。那么Keysight EZJIT Plus如何解决这一新的问题和挑战呢?在EZJIT Plus软件里增加了Tail Fit方法进行RJ提取,如下图所示:图17  EZJIT PLUS软件里增加Tail Fit法提取RJ这一方法指的就是在实时示波器的抖动分析软件里采用双狄拉克模型法进行RJ提取:图18 Tail Fit法RJ拟合示意图在以往未使用高斯拟合的原因是由于总直方图中的点稀缺,曲线拟合的点数仍然很少,它会给你带来不稳定的结果。下图显示了针对一个数据信号存在和不存在串扰情况下分别采用频谱法和高斯尾部拟合法对比的结果。左边显示的是无串扰情况下分别采用频谱法和高斯法结果相近,右边显示在有串扰情况下,频谱方法得到的RJ明显偏大,采用高斯法后得到的RJ结果就显然回归正常。图19  高斯法和Tail Fit两种方法分别对存在和不存在串扰引起的ABUJ分离差异对比除了采用高斯尾部拟合法外,为了获得更高精度的测量,还可以先关闭相邻通道的串扰源,进行一次抖动测量并记录RJrms结果,打...
发布时间: 2019 - 08 - 28
【干货】沧海桑田话抖动(上)如果要评选电子工程师近20年来的最耳熟能详的专业词汇,眼图和抖动作为孪生姊妹一定在前10之列。所以业界关于抖动的论述和文章也是时常见诸各种媒体和平台。本期微信头条,小K也将就抖动测试做一个专题介绍,本期主要包括如下主题:01. 抖动研究的源起02. 抖动测试和分析的基本方法和经典理论03. 抖动测试的演进和新挑战(上)(本篇共 6000 字左右,预计需要 20 分钟,分时阅读建议浮窗观看。)抖动研究的源起抖动测试最早在上个世纪80年代开始萌芽,HP公司电信网络测试部门-苏格兰科技公司1982年在苏格兰推出了针对PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy,准同步数字体系)的第一个抖动测量仪器,速率高达E3和DS3,之后在1984年推出首批140 Mb / s抖动测试仪之一。在90年代推出针对SONET / SDH抖动测试产品和方案。事实上在同步数字传输体系(SONET/SDH)和通讯系统中引入抖动的概念主要用于评估数据包级的传输延时偏差。因此大家也可以看到经典抖动定义也来自于当年的业界巨擘贝尔实验室。进入90年代以后,随着数字电路系统中的源同步时钟总线的发展,由于外部同步时钟频率渐渐成为瓶颈开始转向嵌入式时钟的串行差分总线,非常典型的就是PCI总线同步时钟频率最高到133MHz就开始转向PCIE1.0 2.5Gbps发展。由此对数字电路系统中的水平时间参数的测量也从传统的Setup/Hold或Skew测量转为水平方向Jitter的测量。在今天,抖动测试除了是很多高速串行总线和标准的一致性测试众多项目中的重要组成部分和内容,同时还是针对系统级传输性能评估的重要方法,以及探究系统问题根源的重要手段。因此对抖动进行深入的探索和研究无论何时都具有深刻的意义和价值。抖动测试和分析的基本方法和经典理论...
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发布时间: 2019 - 08 - 21
如果您需要捕获的信号是低占空比脉冲或猝发信号,并且信号之间有较长的空闲时间(例如封包串行数据),那么配有分段存储器的示波器可以有效地延长时间并提高以较高采样率捕获的串行数据包数量。所有示波器都具有数量有限的采集存储器。您应当知道,示波器的存储器深度决定波形时间和以特定采样率捕获到的串行数据包数量。您可以将示波器的时基设为很慢的时间 / 格设置,以便延长捕获时间间隔并增加串行数据包数量;但是当时基设置超出基于最高采样率下的最大时间间隔时,示波器便会自动降低采样率。在这种情况下,示波器无法提供精确的水平和垂直波形细节(基于示波器的指定带宽和最大采样率)。为什么需要分段存储?如果需要捕获较长时间和更多的串行数据包,同时仍在高采样率下进行数字化处理,只需购买配备更深存储的示波器即可。然而,配有千兆级采集存储器的示波器非常昂贵。如果需要采集的信号在重要波形分段(例如低占空比脉冲或串行数据包猝发)之间具有较长的信号空闲时间,那么具有分段存储器采集功能的示波器是更为经济的解决方案。【捕获时间 = 存储深度 / 采样率】通过将示波器的可用采集存储器划分为较小的存储器分段,分段存储采集模式可以有效地延长示波器的总采集时间。示波器可以在高采样率下,有选择性地针对被测波形的重要部分进行数字化处理。由此,示波器能够以极快的重新准备时间捕获很多的连续单次波形,同时不会错过重要的信号信息。
资讯 News

八大技巧助您更好地进行示波器探测(上)

日期: 2016-03-05
浏览次数: 830


 


探测技术对于高质量的示波器测量至关重要,而探头通常是示波器测量链中的第一环。如果探头的性能不足,就会在示波器上看到失真信号或误导信号。为您的应用选择恰当的探头是进行可靠测量的第一步。如何使用探头也会影响您进行精确测量的能力,以至于影响您获得有用的测量结果。本应用指南介绍8个重要技巧,帮助您为自己的应用选择适当探头,提高示波器探测能力。


技巧一
选择无源探头还是有源探头?


对于中低频(小于600-MHz)测量来说,无源高阻抗探头是很好的选择。这些探头坚固耐用且价格经济,具有宽动态范围(大于300 V)和高输入阻抗,从而和示波器的输入阻抗相匹配。不过,和低阻抗(z0)无源探头或有源探头相比,无源探头具有更高的电容负载,而且带宽较低。总之,对于绝大多数模拟或数字电路的通用调式和故障诊断来说,高阻抗无源探头都是一个极好的选择。


对于在宽频范围上(大于 600 MHz)需要进行精确测量的高频应用来说,最好选用有源探头。有源探头比无源探头价格较高,并且其输入电压有限,但是由于它们的电容负载显著降低,因而能使您更精确地观察快速信号。


1.png

图1-1 用无源探头和有源探头测量具有 600 ps 上升时间的信号


在图1-1中,我们看到的是采用600 MHz示波器(Keysight DSO 9064A)测量具有500 ps 上升时间信号的屏幕快照。左图是使用Keysight N2873A 500 MHz 无源探头测量此信号的图像。右图是使用Keysight N2796A 2 GHz 单端有源探头测量同一信号的图像。两个图中的黄色迹线均是信号在探测之前的曲线。绿色迹线是探测后的信号曲线,它与探头的输入相同。紫色迹线显示的是测得信号,也可以称为探头输出。


无源探头在加载信号时会混入自身的电阻、电感和电容(绿色迹线)。或许您希望示波器探头不要影响被测件(DUT)的信号。不过,在本例中,无源探头对被测件确实有影响。被探测的信号其上升时间由原来预期的600 ps 变为4 ns,部分原因是由于探头的输入阻抗,另外还因为在测量583-MHz 信号(0.35/600 ps = 583MHz)时,探头的带宽只有500-MHz。


无源探头的电感和电容效应还会造成探头输出的过冲和波动。一些设计人员对这个数量的测量误差并不在意,但对某些设计人员来说,这个数量的测量误差是无法接受的。


我们看到,在将有源探头(例如Keysight N2796A 2GHz有源探头)连接到被测件时,该信号几乎未受影响。信号特征在探测后(绿色迹线)和探测前(N2796A 2GHz迹线)几乎完全相同。此外,信号的上升时间也未受探头的影响,始终保持在555ps。另外,有源探头的输出(绿色迹线)也和探测得的信号(紫色迹线)相匹配,测得上升时间为预期的600 ps。N2796A 有源探头的2 GHz带宽、优异的信号保真度及其低探头负载使这一切成为可能。


技巧二
使用双探头检查探头负载


探测电路之前,先将一个探针连接到电路上的一点,然后再将第二个探头连接到同一点。在理想状况下,您应看到信号无任何变化。如果信号产生变化,这个变化是由探头负载引起的。在理想状况下,示波器采用无扰线(具有无限的输入电阻、零电容和零电感)连接到被测电路,它能对被测信号进行精确复制。但在现实世界中,探头是测量的一部分,它会向电路加载负载。如欲检查探头的负载效应,首先要将探头连接到被测电路或一个已知的步进信号,另一端连接到示波器的输入端。在示波器显示屏上观察此迹线,然后保存,再在显示屏上调用以使迹线保留在显示屏上进行比较。稍后,将相同类型的另一个探头连接到同一探测点,观察在使用两个探头进行探测时原始迹线有何变化。


2.png图2-2 由长接地引线引起的探头负载


为了更好地进行探测,您可能需要对探测进行调整,或者使用较低负载的探头。例如本例中,缩短接地引线就能起到好的效果。在图2-2 中,电路接地采用18 cm(7英寸)长的接地引线。


技巧三
使用前的探头补偿


大多数探头在设计时都和特定示波器型号的输入相匹配。不过,各个示波器之间也是略有差别,甚至在同一示波器的不同输入通道之间也有差别。所以在将探头连接到示波器的输入端之前,一定要确保首先检查探头补偿,因为此探头先前可能已经过调整以便和不同的输入相匹配。为了解决这个问题,大多数无源探头都采用内置补偿RC 分压器网络。探头补偿是调整RC分压器的过程,以使探头维持在额定带宽上的衰减率。


如果示波器能够自动补偿探头性能,使用该功能将会非常有用。否则,可使用手动补偿来调整探头的可变电容。大多数示波器在前面板上都可提供方波参考信号以对探头提供补偿。您可将探针连接到探头补偿端接,再将探头连接到示波器的输入端。观察方波参考信号,使用小螺丝刀对探头进行恰当调整,以使示波器屏幕上的方波看上去像方波。


技巧四
低电流测量技巧


随着当前电池供电设备和集成电路变得越来越注重环保和高能效,工程师迫切需要高灵敏度的低电平电流测量能力,以确保电流消耗处于可接受的范围之内。需要精确测量功耗的主要应用是无线移动设备和消费类电子产品等使用电池供电的应用。为了尽量延长电池的使用时间,工程师需要最大限度降低产品在整个使用寿命中的功耗。功率定义为P = V x I。降低设备功耗的主要方法是在电源电压固定不变的情况下,减少设备的平均电流消耗。


测量由电池供电的移动设备(例如手机或平板电脑)的电流消耗,最主要的挑战是电流信号的动态范围非常宽。移动设备通常需要在活动状态(峰值电流非常高而且消耗得非常快)与空闲或待机电流模式(只消耗极少直流和交流电流)之间来回切换。图 4-1 显示了在用GSM 手机打电话时测得的电流消耗。活动状态下的电源峰值高达 2 A 左右,而空闲模式中的电流消耗极小。


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图4-1 用GSM手机打电话时测得的电流消耗


利用示波器测量电流,最简单的办法是用Keysight 1147B 或N2893A 等钳形电流探头直接监测输入被测器件的电流。


可是,这种方法并不适合测量从不到1 毫安快速变到几安培的小电流,因为钳形电流探头的动态范围和灵敏度都非常有限,仅有几毫安。以测量手机电流消耗为例,空闲状态下的电流由于受到探头噪声的掩盖而很难测量。


而且,为获得更精确的测量,工程师必须不定期地对探头进行消磁处理,以消除探头核心的残余磁性,并补偿钳形电流探头的直流偏置。额外的校准流程会使钳形电流探头更加难以使用。


插入新模板、收藏、复制,都是针对黑色方框进行操作。最新的 Keysight N2820A 系列高灵敏度电流探头可以同时满足宽动态范围和高灵敏度电流测量需求。由于当前的应用环境要求测试装置的外形必须极小,所以这些探头还具有另一个优势――只需极小的空间便能与被测器件(DUT)建立物理连接。


最新的N2820A/21A 交流/ 直流电流探头具有示波器电流探头中业界最高的灵敏度,可覆盖最低50 uA、最高5 A 的电流范围。

 

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