细节不注意,再贵的示波器也测得准高速信号

2018-12-06 11:22:03 来源:ofweek
标签:

 

随着电子技术的快速发展,通信信号频率越来越高,信号质量要求也越来越严。测量这些高速信号是不是只要选一个昂贵的示波器就行了呢?其实不然,如果一些细节没有被注意,再贵的示波器也不见得测得准!

 

一、带宽选择

测量高速信号,首先要考虑测试系统的带宽,这个测试系统的带宽包括探头的带宽和示波器的带宽。要测量100MHz的信号,用一个100MHz带宽的示波器是不是就可以了?一些用户可能对带宽的概念并不是很清晰。认为100MHz带宽的示波器就可以测量100MHz的信号了,其实并不是这样。带宽所指的频率是正弦波信号衰减到-3dB时的频率,而我们一般测量的数字信号都不是正选波,而是接近方波。这两者对带宽的需求是不同的。

 

根据傅里叶变换可知,方波可以分解为奇次倍数频率的正弦波。比如1MHz的方波,是由1MHz、3MHz、5MHz、7MHz……等正弦波叠加而成。下图为不同滤波器下方波信号的响应。分别为把滤波器设置为方波基频频率、3次谐波频谱、5次谐波频率、7次谐波频率的方波响应。

 

图1 截至频率为方波频率的滤波情况

 

图2 截至频率为方波3次谐波频率的滤波情况

 

图3 截至频率为方波5次谐波频率的滤波情况

 

图4 截至频率为方波7次谐波频率的滤波情况

 

可以看出想要得到较为完整的方波信息,最少需要5次谐波分量,而且如果想要获得更加准确的信息,就需要能够测量到更多的谐波分量。

 

所以选择示波器和探头带宽时至少要选择被测量方波信号的5次谐波频率以上的带宽。

 

二、探头的选择

示波器是无法直接对信号进行测量的,必须通过一个物理连接将信号传输到示波器内。这种物理连接就是探头。探头对高速信号测量来说至关重要。普通无源探头一般有1:1探头和10:1探头两种。这两种探头除了衰减比例不同外,还会对高速信号产生很大的差异。想要解释这个问题,需要现讨论一下探头的一个关键特性——负载效应。

 

理想情况下,我们希望我们的测量设备的阻抗无穷大,这样测试设备的接入就不会对被测系统产生任何影响,从而保证测量的真实性。但是遗憾的是测量系统不可能有无穷大的输入阻抗,而这时候,测量设备的接入,会对被测系统产生什么影响呢?假设被测试系统如下图所示。

 

图5 被测系统等效示意图

 

可以看出,测量点电压:

 

 

而当采用示波器进行测量时,由于示波器的输入电阻和寄生电容,会使得此时的等效电路图如下图所示:

 

图6 探头接入等效示意图

 

可以看出,此时测量点电压为:

 

 

其中Rin为输入阻抗,Cin为寄生电容,s代表频率。可以看出,此时测试点的电压已经发生了变化,这导致了探头接入前后,信号本身已经发生了改变。通过公式可以看出,Rin越大,对信号影响越小。而1/(Cin×s)这项是寄生电容与测量信号频率的乘积的倒数,当测试信号频率越高,则这项的影响就越大,要想降低该项的影响,只能尽量降低寄生电容Cin的容值。

 
关注电子技术交流网微信 ( ee-focus )
限量版产业观察、行业动态、技术大餐每日推荐
享受快时代的精品慢阅读
 

 

继续阅读
示波器测量高速信号时的注意事项

随着电子技术的快速发展,通信信号频率越来越高,信号质量要求也越来越严。测量这些高速信号是不是只要选一个昂贵的示波器就行了呢?其实不然,如果一些细节没有被注意,再贵的示波器也不见得测得准!

ADC/DAC(3)- 数字示波器中ADC的选用
ADC/DAC(3)- 数字示波器中ADC的选用

自己动手做一个信号发生器和示波器非常重要,不仅可以深刻理解测量仪器的工作原理、关键技术指标,还可以将书本上学过的模拟电路、数字逻辑乃至嵌入式系统全部串起来,从系统层面对各个部分的功能以及构成有更真切的认识,因此苏老师觉得这两个项目应该是所有电子工程师都要动手做一遍的基础入门项目。

深入分析示波器测试中的假波现象

在工程师使用示波器测量信号时,可能会发现不同的时基档下所测到的波形频率不同。如果这个信号并非是叠加信号,那么可能就是示波器出现假波现象了。本文重点分享示波器假波现象的形成原因以及处理方法。

罗德与施瓦茨展示了用于5G设备辐射测量的黄金标准测试解决方案

罗德与施瓦茨展示了一种创新的测试系统,该系统使用紧缩场(CATR)对在20 GHz至87 GHz范围内的5G毫米波设备上进行辐射测量。新解决方案将为5G RF工程师提供巨大优势,显著加快5G毫米波蜂窝设备的上市时间。

用于调试汽车以太网的示波器 综合分析以加快调试

开发人员必须对带有汽车以太网接口的电子控制单元(ECU)执行测试以确保设备工作正常。如果信号在传输过程中出现问题,在大多数情况下,简单的以太网协议分析是不够的。

更多资讯
R&S和华为成功测试5G V2X技术

近日,罗德与施瓦茨和华为在慕尼黑和上海的现场测试中成功地在车辆环境中进行了基于蜂窝的5G V2X延迟测量。初步测量表明,在5G网络中可以实现毫秒级别的延迟,与LTE相比,表现出优越的时延性能。

海康威视首支生态纪录片发布,携手绿色江河升级斑头雁守护

12月6日,海康威视与合作伙伴四川省绿色江河环境保护促进会(简称“绿色江河”)签署了生态合作备忘录,双方宣布将在未来一年开展更深入的合作,海康威视将定制视频科技产品应用于高寒高海拔无人区,升级对斑头雁的守护。

一种基于物联网的智能电表系统

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种基于物联网的智能电表系统。该专利由浙江科技学院申请,并于2018年3月2日获得授权公告。

福禄克荣获“改革开放40年·致敬中国制造最具影响力企业奖”

2018年12月7日,福禄克测试仪器(上海)有限公司荣获“改革开放40年·致敬中国制造最具影响力企业奖”。此奖对于福禄克而言是对其根植中国40年最大的鼓励和肯定。

适用于陆地及海上等不同应用场合的新型 SIL 2 级 316L 不锈钢材质报警装置

E2S Warning Signals 宣布其 STExCP8 手动报警装置达到 SIL2 级并符合 IEC 61508 标准,这使得系统集成商在设计要求增强安全完整性等级的系统时更添信心。

电路方案