泰克示波器培訓(xùn)交流

1、泰克示波器培訓(xùn)交流2Agenda示波器篇 示波器的應(yīng)用范圍 示波器的參數(shù) 示波器的基本原理探頭篇 探頭的分類及應(yīng)用 示波器的使用注意事項3Tektronix示波器交流示 波 器 篇4示波器顯示波形時間幅度5衡量示波器的指標帶寬上升時間采樣率存儲深度波形捕獲率豐富的分析功能6示波器帶寬定義示波器帶寬定義l電路網(wǎng)絡(luò)對信號的幅頻響應(yīng)特性，對信號幅度衰減為電路網(wǎng)絡(luò)對信號的幅頻響應(yīng)特性，對信號幅度衰減為-3DB點的頻點的頻率范圍。率范圍。l在在 -3dB 帶寬頻率，信號的垂直幅度誤差大約為帶寬頻率，信號的垂直幅度誤差大約為30%*此系數(shù)僅適合高斯系統(tǒng)，目前的一些示波器其系數(shù)已經(jīng)達到此系數(shù)僅適合高斯系統(tǒng)，

2、目前的一些示波器其系數(shù)已經(jīng)達到0.4570.7 (- 3 dB)0.10.20.30.40.50.60.8 0.9 1.00.710097.59592.59087.58582.58077.57572.5trise0.35*BW =7示波器帶寬對被測信號的影響示波器帶寬對被測信號的影響 例：例：100M100M帶寬示波器輸入帶寬示波器輸入100M 1V100M 1V正弦波觀察到的正弦波觀察到的 將是將是100M 0.707V100M 0.707V。 對于非正弦波的波形，必須考慮其諧波。對于非正弦波的波形，必須考慮其諧波。8示波器的帶寬0 dB6 div at 50 kHz- 3 dB4.2 di

3、v at bandwidth9上升/下降時間 vs. 示波器帶寬上升時間(示波器) = 0.35/帶寬(示波器)2 GHz BW Oscilloscope has 200ps Risetime4 GHz BW Oscilloscope has 100ps Risetime用 2GHz 帶寬示波器測試 100ps 上升時間RT(measured) = SQRTRT(measure system)2 + RT(Signal)2RT(measured) = SQRT200ps2 + 100ps2 = 224ps!用 4GHz帶寬示波器測試 100ps 上升時間RT(measured) = SQRTR

4、T(oscilloscope)2 + RT(Signal)2RT(measured) = SQRT100ps2 + 100ps2 = 140ps!10 如何正確的選擇示波器？如何正確的選擇示波器？11What you dont know. .can hurt you! 等于信號的上升時間等于信號的上升時間 比信號的上升時間快比信號的上升時間快2倍倍 比信號的上升時間快比信號的上升時間快3倍倍 比信號的上升時間快比信號的上升時間快4倍倍 比信號的上升時間快比信號的上升時間快5倍倍示波器上升時間示波器上升時間41%12%5%3%2%上升時間慢上升時間慢/異常幅度衰異常幅度衰減減多快才是足夠快?12

5、帶寬帶寬 & & 諧波諧波Digital Square Wave Odd Fourier Sums-101050100Fundamental (1st Harmonic)5th Harmonic3rd HarmonicFourier Square Wave (1st-5thH)13示波器帶寬對測量波形影響示波器帶寬對測量波形影響測量測量20MHz20MHz的方波的方波在在20MHz20MHz帶寬示波器測試所帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果顯示的結(jié)果在在200MHz200MHz帶寬示波器測試所帶寬示波器測試所顯示的結(jié)果顯示的結(jié)果示波器所顯示的波形示波器所顯示的波形114 MHz Clo

6、ck Signal - “5 Times” Rule250MHz BW1GHz BW15采樣采樣率：示波器采集模塊對信號每秒的采樣點數(shù)。采樣點等時間間隔分布 采樣率以 樣點數(shù)/秒描述(S/s, kS/s, MS/s, GS/s)在特定的時間點采集輸入信號的值在特定的時間點采集輸入信號的值 采樣點采樣點數(shù)字化數(shù)字化需要的需要的保持時間保持時間 采樣間隔采樣間隔 16 存儲深度 存儲深度：高速采集存儲器的存儲空間的大小存儲深度采樣窗口X采樣率20MS = 1ms X 20GS/s17眼圖和抖動測試對示波器存儲深度的要求為保證充分體現(xiàn)信號特性以及測試結(jié)果的客觀性，進行眼圖和抖動分析的時候，為保證充分

7、體現(xiàn)信號特性以及測試結(jié)果的客觀性，進行眼圖和抖動分析的時候，很多串行測試規(guī)范規(guī)定了示波器采集數(shù)據(jù)信號的最小存儲深度。例如很多串行測試規(guī)范規(guī)定了示波器采集數(shù)據(jù)信號的最小存儲深度。例如PCIE 2.0的規(guī)范要求捕獲的規(guī)范要求捕獲1Mllion UI的的Bit,需要的存儲深度至少為需要的存儲深度至少為8M。HDMI 1.4 需要至少需要至少16M的存儲深度進行分析。的存儲深度進行分析。時間抖動幅度Tektronix18采樣時發(fā)生了什么?1 0 1 1 1 0 0 11 1 1 1 0 1 0 1 . . . . .101110011111010100110110. . . . .信號信號采樣采樣數(shù)字

8、化數(shù)字化存儲存儲(采樣采樣, 保持保持)(轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)）轉(zhuǎn)換成為數(shù)據(jù)） (順序存儲）順序存儲）示波器示波器屏幕屏幕屏幕顯示選定屏幕顯示選定部分的內(nèi)存部分的內(nèi)存 19一種新的示波器技術(shù)存儲,分析,顯示復(fù)雜的動態(tài)信號第 三 代 示 波 器 20History 三代示波器比較原理決定應(yīng)用DSODPO串行處理并行處理ART模擬顯示21模擬示波器的好處對實際的信號變化有直接的視覺效果亮度等級 (信息出現(xiàn)的頻率)沒有量化誤差和信號混疊非?？斓牟ㄐ潍@取率單一的用戶界面22模擬示波器的缺陷純粹的視覺信息閃爍和遺失有限的帶寬性能 邊緣觸發(fā)無法觀測觸發(fā)事件之前的信息在單通道模式下性能最好對于低重復(fù)率信號寫速有限2

9、3數(shù)字存儲示波器的好處存儲波形捕獲罕見的異常事件 先進的觸發(fā)功能顯示觸發(fā)事件之前的信息去除噪聲具有更精確的時基彩色顯示信號處理 (averaging, FFT)傳輸/拷貝存儲的波形24數(shù)字存儲示波器的缺點 有限的波形捕獲速率由于數(shù)據(jù)信息不足產(chǎn)生混疊沒有亮度等級 (信息出現(xiàn)的分布)25突破性的解決方案數(shù)字熒光示波器數(shù)字熒光示波器定義:一臺能將電信號數(shù)字化,并且以三維數(shù)據(jù)(信號的幅度,時間,以及幅度相對于時間的分布)實時地存儲,分析,顯示波形的儀器信號信號AmpA/DDisplayuPDPX波形成像處理器波形成像處理器并行處理并行處理Acqui-sitionRasterizerDigitalPho

10、sphorDisplayMemory26Tektronix 的數(shù)字熒光示波器技術(shù)的基礎(chǔ)- DPXDPX 是泰克公司的專有的波形成像處理器,用于創(chuàng)建和管理信息的亮度等級每個通道有自己的 DPX 波形成像處理器DPX 在一快 13 mm2 芯片上集成了130萬個晶體管,采用 0.65 CMOS 工藝制作的27數(shù)字熒光顯示技術(shù)模擬實時模擬實時數(shù)字熒光數(shù)字熒光數(shù)字存儲數(shù)字存儲28例如例如: : 假設(shè)假設(shè)1 MHz 方波信號方波信號1 sec/division 時基設(shè)置時基設(shè)置每秒有一個周期會變形每秒有一個周期會變形, ,或者說，每百萬分之一的信號有問題或者說，每百萬分之一的信號有問題.典型的典型的DS

11、O工作周期工作周期采集時間采集時間系統(tǒng)死區(qū)時間系統(tǒng)死區(qū)時間10 sec4ms (typical)一秒中內(nèi)捕獲到故障的概率一秒中內(nèi)捕獲到故障的概率 = 0.25%90的概率下，的概率下，大概需要大概需要15分分鐘鐘才能看到一次才能看到一次故障故障90的概率下，的概率下，大概只需要大概只需要6秒秒就才能看到一次就才能看到一次故障故障DPO 工作周期工作周期采集時間采集時間死區(qū)時間死區(qū)時間10 sec20 s (typical)一秒中內(nèi)捕獲到故障的概率一秒中內(nèi)捕獲到故障的概率 = 33%難以發(fā)現(xiàn)的癥結(jié): Productivity DPO的效率快速發(fā)現(xiàn)問題29Productivity DPO的波形捕獲

12、率眼見為實30Tektronix 示波器交流 示 波 器 的 觸 發(fā) 功 能31波形獲取過程 儀器只有當觸發(fā)事件發(fā)生時才進行存儲 儀器連續(xù)采集，直到后觸發(fā)條件滿足 采集停止PreAmpDemuxTriggering16128SRAMSystemprocessor16ADC32Pinpoint Triggering New Sequential Logic TriggeringNew Pinpoint Triggering Trigger CombinationsPlus Comm & Serial 3.125G33 A-B trigger34 傳 統(tǒng) 的 邊 緣 觸 發(fā) 時 間 觸觸

13、發(fā)發(fā) 電電 平平35高級觸發(fā)能力的考慮 脈沖 (寬度，毛刺，Runt，斜率，建立/保持時間邏輯 (And, Or, Nand, Nor)定時關(guān)系 (四通道)狀態(tài)分析 (3通道 + 1時鐘)36脈寬觸發(fā) 僅接受僅接受 ( (或不接受或不接受) ) 由預(yù)先定義的脈寬介于兩個時間由預(yù)先定義的脈寬介于兩個時間限制之間的，選擇正負極性的脈沖觸發(fā)限制之間的，選擇正負極性的脈沖觸發(fā) 。TimeT1(+)(-)T237斜率觸發(fā) 在信號從高到低和在信號從高到低和/ /或從低到高的門限時間慢于（大于）或從低到高的門限時間慢于（大于）或快于（小于）規(guī)定的時間及正負極性時觸發(fā)或快于（小于）規(guī)定的時間及正負極性時觸發(fā)

14、如果快于觸發(fā) 如果慢于觸發(fā) 觸發(fā)如果快于 觸發(fā)如果慢于 高電平門限 低電平門限+ 極性低到高時間間隔- 極性高到低時間間隔 時間時間38欠幅觸發(fā)接受(或拒絕)由門限電平所定義的脈沖，脈沖極性可正可負時間時間(+)(-)(兩者之一兩者之一)39建立/保持觸發(fā) 如果如果 或數(shù)據(jù)沿（瞬態(tài)）在預(yù)先定義的正極性時鐘或數(shù)據(jù)沿（瞬態(tài)）在預(yù)先定義的正極性時鐘 沿沿（或（或 負極性）建立保持時間窗口內(nèi)時，觸發(fā)負極性）建立保持時間窗口內(nèi)時，觸發(fā) 時鐘源(任何通道)時鐘電平 XX建立時間保持時間 數(shù)據(jù)電平 觸發(fā)參考 觸發(fā)參考 保持時間違反 建立時間違反 數(shù)據(jù)源 (任何通道l)Time40探頭的要求 負載效應(yīng)低，對被

15、測試信號的影響小輸入阻抗大帶寬高動態(tài)范圍大頻率響應(yīng)曲線平坦垂直放大精度高垂直靈敏度大豐富的探針類型41探頭參數(shù)的含義帶寬上升時間電容:給DUT帶來容性負載輸入阻抗:給DUT帶來的負載衰減比:1X、5X、10X動態(tài)范圍:探頭放大器的線形工作范圍輸入范圍:被測試信號超出輸入范圍，探頭損壞偏移量:探頭放大器的偏移量42探頭的傳輸延時一般是4 ns 到 8 ns不同探頭的差別很大同類型的探頭差別很?。?200 ps）431 X 無 源 探 頭 優(yōu) 點 無 衰 減 價 廉 缺 點 很 大 的 反 射 很 大 的 輸 入 電 容 很 窄 的 帶 寬4410 X 無 源 探 頭 優(yōu) 點 高 輸 入 阻 抗

16、動 態(tài) 范 圍 大 價 格 便 宜 缺 點 輸 入 電 容 較 大 與 50 ohm 系 統(tǒng) 不 兼 容 必 須 補 償45 有 源 探 頭 優(yōu) 點 低 輸 入 電 容 高 的 帶 寬 高 輸 入 電 阻 兼 容50 ohm 系 統(tǒng) 不 需 補 償 缺 點 價 格 高 動 態(tài) 范 圍 有 限 要 求 電 源 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜46有源差分探頭有源差分探頭VOUTPROBE HEADSCOPETypical CMRR10,000 : 1 DC2000 : 1 20 MHzScope Ch 1AmplifierDisadvantages:lHigher CostlLimited Dynamic Ran

17、gelRequires PowerAdvantages:lLower Input CapacitancelHigher CMRR vs Frequency Than Passive Differential PairlCompatible With 50 and 1 M Single-ended Systems+_不良接地時的電源干擾47不良接地時的電源干擾使用探頭測試時，一定要注意信號回流路徑，如果發(fā)現(xiàn)波形上下跳動，就需要考慮接是否是接地線異常； 1.信號回流路徑盡可能短；或者如果考慮地線和信號線形成的一個閉合面，這個面的面積需要盡可能?。?2.測試準備工作中，單端探頭測試時可以使用接地線（

18、帶鱷魚夾或香蕉頭的導(dǎo)線）將被測信號的參考點與示波器的外殼（也就是示波器的“地”）連接起來；3.差分探頭測試時應(yīng)該將示波器和被測設(shè)備共地。如果示波器和被測設(shè)備使用同一個接地良好的電源插線板，則這一步一般可以省去。3.地線未能可靠連接或差分探頭一端懸空的情況在高壓、浮地測試中十分危險，應(yīng)嚴格避免。即使在普通差分信號的測試中，如果差分探頭一端懸空，當被測信號的差模電壓+共模電壓超過了差分探頭的差模測試范圍，也可能損壞探頭；49探頭地線影響比較（Tr=1ns ）Coaxial CableBNC Probe Tip Adapter1” Ground Adapter 3” Low Z Ground Lea

19、d6” Ground LeadNo Ground Lead50Tektronix 示波器交流應(yīng) 用 篇51Tektronix 示波器交流示波器與探頭的校準52示波器SPC校準示波器開機后選擇Utilities菜單中的Instrument Calibration53示波器SPC校準查看示波器狀態(tài)54示波器SPC校準:SPC狀態(tài)的含義Warm-up:示波器預(yù)熱中，該過程需要約20分鐘Temp:示波器預(yù)熱后的溫度與前一次SPC校準通過時溫度相差超過5Pass:示波器SPC校準通過，或者示波器預(yù)熱之后的溫度與前一次SPC校準通過時的溫度相差小于5Fail：示波器SPC狀態(tài)存在問題，或者SPC校準失敗，

20、出現(xiàn)此狀態(tài)時一定要進行SPC校準。 SPCSPC就是就是Signal Path CompensationSignal Path Compensation的意思的意思55示波器SPC校準步驟第一步：卸下示波器的所有探頭以及信號連接包括DPO70000系列以及DPO70000系列產(chǎn)品的O/E轉(zhuǎn)換器與CH1之間的連接器第二步：點擊“Calibrate”按鈕第三步：等待，SPC校準通過之后會顯示“Pass”56示波器SPC校準通過了！57示波器探頭的校準第一步：將探頭與示波器的校準輸出正確的連接第二步：按下示波器面板上的“AUTOSET”鍵，令波形在屏幕上正常顯示第三步：按下示波器中Vertical菜單下的“Probe Cal”選項第四步：選擇對應(yīng)的您要校準的探頭所在通道，按下“Calibrate Probe”按鈕58示波器探頭校準59示波器探頭校準:選擇對應(yīng)的校準通道并做校準60示波器探頭校準獲得通過！61探頭探頭De-Skew當進行探頭Timing 或Propagation