示波器和探棒基礎知識第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月傅立葉變換,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第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月上圖表明常見的數(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)第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月一非正弦波信號的帶寬，可以其上升時間來決定。若此信號通過一低通濾波器(一階)，則其帶寬(BW)為0.35/上升時間(tr)，也就是說BWxtr=0.35，若此信號通過的為一非一階的低通濾波器，則tr與BW的乘積會更高，比如0.4;第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月示波器帶寬v.s.正弦波振幅第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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;第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月如何根據(jù)上升時間來算信號的帶寬第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月采樣率的理論頻率為f的正弦波g(t),若以2f的采樣率,則其傅立葉轉換式為?其中g(n/2f)為采樣值?sinc(2ft-n)稱為內插函數(shù)(InterpolationFunction)?此式稱為內插公式(InterpolationFormula)?利用sinc內插函數(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。第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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的正弦波第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月采樣率的理論混淆信號(Aliasing)頻率為f的正弦波,小于2f采樣率第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月采樣率的理論混淆信號以矢量模式在示波器上顯示波形。第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月采樣率的理論第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇量測系統(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)第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月單端探棒第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月差分探棒第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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;第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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.第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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.第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月PowerNoise測試:示波器選擇7104,探棒選擇P6245TAP1500,PowerNoise(5Vmax),我們只需要示波器以及Probe的DynamicRange滿足要求就好了,以71041MOhm最小值9Vrms(+-150Vmax)為計,P6245的DynamicRange為+-8V,TAP1500同樣為+-8V,整體范圍滿足測試需要,為消除高頻噪聲的影響設置200MHz帶寬.1394測試:示波器選擇TDS7404B,探棒選擇P6248,目前我們主要測試的為1394a的Spec,其最高速率為400Mbps,Tr<=1.2ns,1/3*1.2=400ps,DPO7104示波器Tr=225ps,225ps<400ps,1G帶寬以上示波器完全滿足測試需求.1394b最高Support3.2Gbps的DataRate,Tr<=100ps,1/3*100ps=33ps,12G示波器及以上;第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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,第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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%);第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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;第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月PCI-EGen1測試:示波器選擇TDS6604B,探棒選擇SMAcable;

PCI-E1.0or1.1a速率為2.5Gbps,1.25G*5=6.25G,TDS6604為6G帶寬示波器基本滿足該項測試,且PCI-E1.0推出時,TDS6604為當時最高帶寬示波器,即采用該示波器一直沿用至今.最恰當?shù)倪x擇是8G示波器;PCI-EGen2測試:示波器選擇6154C,探棒選擇SMPcable;PCI-E2.0速率為5Gbps,2.5G*5=12.5G,TDS6154C為15G帶寬示波器,滿足該項測試.第28頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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%的要求第29頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月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