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如何選擇示波器探頭來(lái)捕獲高速信號(hào)
來(lái)源: | 作者:泰勤科技 | 發(fā)布時(shí)間: 2022-04-29 | 3087 次瀏覽 | 分享到:
本文介紹了如何選擇示波器探頭來(lái)捕獲高速信號(hào):在高速傳輸數(shù)據(jù)時(shí),示波器探頭與被測(cè)電路接觸會(huì)引起寄生效應(yīng),從而導(dǎo)致被測(cè)波形出現(xiàn)嚴(yán)重異常。若要獲得精確的測(cè)量結(jié)果,探頭必須捕獲信號(hào)并提供最真實(shí)的信號(hào)顯示,在其頻率范圍內(nèi)不能增添額外的負(fù)載,或使信號(hào)源發(fā)生變化。既然我們知道了準(zhǔn)確捕獲信號(hào)的帶寬要求,那么如何確定示波器和探頭的系統(tǒng)帶寬呢?

F = 0.5/(上升時(shí)間)

通常,估計(jì)的頻率稍高于實(shí)際頻率。

數(shù)字信號(hào)還具有非常大的 3 階和 5 階頻率諧波。這些高頻分量的衰減將導(dǎo)致上升時(shí)間和下降時(shí)間測(cè)量結(jié)果慢于實(shí)際時(shí)間。因此,為了提高上升時(shí)間和下降時(shí)間測(cè)量的精度,您應(yīng)該選擇帶寬是數(shù)字信號(hào)上升時(shí)間頻率三倍或五倍的示波器和探頭。

帶寬和上升時(shí)間注意事項(xiàng)

既然我們知道了準(zhǔn)確捕獲信號(hào)的帶寬要求,那么如何確定示波器和探頭的系統(tǒng)帶寬呢?

所有類(lèi)型的探頭都有帶寬極限值,因此存在一個(gè)可以通過(guò)探頭的固有最短信號(hào)上升時(shí)間, 該時(shí)間可以通過(guò)下列公式來(lái)計(jì)算:

上升時(shí)間 = 0.35/ 帶寬

上升時(shí)間是指波形從最終值的 10% 轉(zhuǎn)變?yōu)?90% 時(shí)所需要的時(shí)間。探頭的最短上升時(shí)間和下降時(shí)間(在探頭特性中有詳細(xì)說(shuō)明)表示當(dāng)輸入信號(hào)為上升時(shí)間等于零的階躍信號(hào)時(shí),探頭輸出信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。通過(guò)觀察 1158A 探頭輸入和輸出信號(hào)可以看到這一點(diǎn)(圖 12)。

圖 12. 探頭的最短上升時(shí)間會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。

and Rise Time

示波器還會(huì)有獨(dú)立的帶寬和上升時(shí)間極限值。通常認(rèn)為示波器和探頭的帶寬大小應(yīng)該相等。但是,示波器帶寬和探頭帶寬的關(guān)系并非如此簡(jiǎn)單。

示波器和探頭組成測(cè)量系統(tǒng),該系統(tǒng)的傳輸響應(yīng)將包含探頭傳輸響應(yīng)和示波器傳輸響應(yīng)。這些響應(yīng)組合將決定測(cè)量系統(tǒng)的上升時(shí)間和帶寬,通??捎梢韵鹿接?jì)算得出:

這些公式適用于計(jì)算示波器和探頭響應(yīng)按照高斯定律衰減時(shí)的系統(tǒng)帶寬和上升時(shí)間(圖 -13)。

如果該響應(yīng)不符合高斯定律,您必須更深入地查看探頭響應(yīng),從而獲悉信號(hào)如何從探針傳輸?shù)绞静ㄆ鬏斎攵?。只要探頭響應(yīng)平坦,即 Vout/Vin = 0-dB,傳輸?shù)绞静ㄆ鬏斎攵说男盘?hào)就與探針輸入信號(hào)完全相同。

圖 13. 高斯傳輸響應(yīng)與 1158A 探頭迅速衰減響應(yīng)的對(duì)比。

帶寬和上升時(shí)間注意事項(xiàng)

是德科技秉承實(shí)現(xiàn)最大響應(yīng)平坦度的理念開(kāi)發(fā)了 1156A/57A/58A 探頭。圖 -14 顯示了這些探頭的傳輸響應(yīng)。

圖 14. 1156A(1.5-GHz)、1157A(2.5-GHz)和 1158A(4-GHz)探頭的傳輸響應(yīng)。

有關(guān)其他更高帶寬型號(hào)的信息,請(qǐng)登錄 Home,查找推薦的有源探頭。

表 1. 推薦的配置可以最大限度提高測(cè)量系統(tǒng)的帶寬。

表 -1 提供了推薦用于 In?niium 示波器,實(shí)現(xiàn)最大測(cè)量系統(tǒng)帶寬的探頭的相關(guān)信息。您將注意到由于探頭的傳輸響應(yīng)在 In?niium 示波器的整個(gè)帶寬范圍內(nèi)保持平坦?fàn)顟B(tài),所以它不會(huì)降低系統(tǒng)帶寬。