泰克示波器培训交流

1Tektronix示波器培训2Agenda示波器篇示波器的应用范围示波器的参数示波器的基本原理探头篇探头的分类及应用应用篇示波器的使用注意事项3Tektronix示波器交流示波器篇4示波器显示波形时间幅度5衡量示波器的指标带宽上升时间采样率存储深度波形捕获率丰富的分析功能6示波器带宽定义电路网络对信号的幅频响应特性，对信号幅度衰减为-3DB点的频率范围。在-3dB带宽频率，信号的垂直幅度误差大约为30%*此系数仅适合高斯系统，目前的一些示波器其系数已经达到0.4570.7(-3dB)0.10.20.30.40.50.60.80.91.00.710097.59592.59087.58582.58077.57572.5trise0.35*BW=7示波器带宽对被测信号的影响•例：100M带宽示波器输入100M1V正弦波观察到的将是100M0.707V。•对于非正弦波的波形，必须考虑其谐波。8示波器的带宽0dB6divat50kHz-3dB4.2divatbandwidth9上升/下降时间vs.示波器带宽上升时间(示波器)~=0.35/带宽(示波器)2GHzBWOscilloscopehas~200psRisetime4GHzBWOscilloscopehas~100psRisetime用2GHz带宽示波器测试100ps上升时间RT(measured)=SQRT[RT(measuresystem)2+RT(Signal)2]RT(measured)=SQRT[200ps2+100ps2]=224ps!用4GHz带宽示波器测试100ps上升时间RT(measured)=SQRT[RT(oscilloscope)2+RT(Signal)2]RT(measured)=SQRT[100ps2+100ps2]=140ps!10如何正确的选择示波器？11Whatyoudon’tknow......canhurtyou!等于信号的上升时间比信号的上升时间快2倍比信号的上升时间快3倍比信号的上升时间快4倍比信号的上升时间快5倍示波器上升时间41%12%5%3%2%上升时间慢/异常幅度衰减多快才是足够快?12带宽&谐波DigitalSquareWave–OddFourierSums-101050100Fundamental(1stHarmonic)5thHarmonic3rdHarmonicFourierSquareWave(1st-5thH)13示波器带宽对测量波形影响测量20MHz的方波在20MHz带宽示波器测试所显示的结果在200MHz带宽示波器测试所显示的结果示波器所显示的波形114MHzClockSignal-“5Times”Rule250MHzBW1GHzBW15采样采样率：示波器采集模块对信号每秒的采样点数。采样点等时间间隔分布采样率以样点数/秒描述(S/s,kS/s,MS/s,GS/s)在特定的时间点采集输入信号的值采样点数字化需要的保持时间采样间隔16存储深度存储深度：高速采集存储器的存储空间的大小存储深度＝采样窗口X采样率20MS=1msX20GS/s17眼图和抖动测试对示波器存储深度的要求为保证充分体现信号特性以及测试结果的客观性，进行眼图和抖动分析的时候，很多串行测试规范规定了示波器采集数据信号的最小存储深度。例如PCIE2.0的规范要求捕获1MllionUI的Bit,需要的存储深度至少为8M。HDMI1.4需要至少16M的存储深度进行分析。时间抖动幅度Tektronix18采样时发生了什么?1011100111110101.....101110011111010100110110.....信号采样数字化存储(采样,保持)(转换成为数据）(顺序存储）示波器屏幕屏幕显示选定部分的内存19一种新的示波器技术实时地存储,分析,显示复杂的动态信号第三代示波器20History三代示波器比较——原理决定应用DSODPO串行处理并行处理ART模拟显示21模拟示波器的好处对实际的信号变化有直接的视觉效果亮度等级(信息出现的频率)没有量化误差和信号混叠非常快的波形获取率单一的用户界面22模拟示波器的缺陷纯粹的视觉信息闪烁和遗失有限的带宽性能边缘触发无法观测触发事件之前的信息在单通道模式下性能最好对于低重复率信号写速有限23数字存储示波器的好处存储波形捕获罕见的异常事件先进的触发功能显示触发事件之前的信息去除噪声具有更精确的时基彩色显示信号处理(averaging,FFT)传输/拷贝存储的波形24数字存储示波器的缺点有限的波形捕获速率由于数据信息不足产生混叠没有亮度等级(信息出现的分布)25突破性的解决方案数字荧光示波器数字荧光示波器定义:一台能将电信号数字化,并且以三维数据(信号的幅度,时间,以及幅度相对于时间的分布)实时地存储,分析,显示波形的仪器信号AmpA/DDisplayuPDPX波形成像处理器并行处理Acqui-sitionRasterizerDigitalPhosphorDisplayMemory26Tektronix的数字荧光示波器技术的基础---DPX™DPX是泰克公司的专有的波形成像处理器,用于创建和管理信息的亮度等级每个通道有自己的DPX波形成像处理器DPX在一快13mm2芯片上集成了130万个晶体管,采用0.65µCMOS工艺制作的27数字荧光显示技术模拟实时数字荧光数字存储28例如:假设–1MHz方波信号–1µsec/division时基设置–每秒有一个周期会变形,或者说，每百万分之一的信号有问题......典型的DSO工作周期采集时间系统死区时间10µsec4ms(typical)一秒中内捕获到故障的概率=0.25%90％的概率下，大概需要15分钟才能看到一次故障90％的概率下，大概只需要6秒就才能看到一次故障DPO工作周期采集时间死区时间10µsec20µs(typical)一秒中内捕获到故障的概率=33%难以发现的症结:ProductivityDPO的效率——快速发现问题29ProductivityDPO的波形捕获率——眼见为实30Tektronix示波器交流示波器的触发功能31波形获取过程仪器只有当触发事件发生时才进行存储仪器连续采集，直到后触发条件满足采集停止PreAmpDemuxTriggering16128SRAMSystemprocessor16ADC32Pinpoint™TriggeringNewSequentialLogicTriggeringNewPinpointTriggering–1445TriggerCombinations–PlusComm&Serial3.125G33A-Btrigger34传统的边缘触发时间触发电平35高级触发能力的考虑脉冲(宽度，毛刺，Runt，斜率，建立/保持时间逻辑(And,Or,Nand,Nor)定时关系(四通道)状态分析(3通道+1时钟)36脉宽触发仅接受(或不接受)由预先定义的脉宽介于两个时间限制之间的，选择正负极性的脉冲触发。TimeT1(+)(-)T237斜率触发在信号从高到低和/或从低到高的门限时间慢于（大于）或快于（小于）规定的时间及正负极性时触发如果快于触发如果慢于触发触发如果快于触发如果慢于高电平门限低电平门限+极性低到高时间间隔-极性高到低时间间隔时间38欠幅触发接受(或拒绝)由门限电平所定义的脉冲，脉冲极性可正可负时间(+)(-)(两者之一)39建立/保持触发如果＋或－数据沿（瞬态）在预先定义的正极性时钟沿（或负极性）建立保持时间窗口内时，触发时钟源(任何通道)时钟电平XX建立时间保持时间数据电平触发参考触发参考保持时间违反建立时间违反数据源(任何通道l)Time40探头的要求负载效应低，对被测试信号的影响小输入阻抗大带宽高动态范围大频率响应曲线平坦垂直放大精度高垂直灵敏度大丰富的探针类型41探头参数的含义带宽上升时间电容:给DUT带来容性负载输入阻抗:给DUT带来的负载衰减比:1X、5X、10X…………动态范围:探头放大器的线形工作范围输入范围:被测试信号超出输入范围，探头损坏偏移量:探头放大器的偏移量42探头的传输延时一般是4ns到8ns不同探头的差别很大同类型的探头差别很小（200ps）431X无源探头优点–无衰减–价廉缺点–很大的反射–很大的输入电容–很窄的带宽4410X无源探头优点–高输入阻抗–动态范围大–价格便宜缺点–输入电容较大–与50ohm系统不兼容–必须补偿45有源探头优点–低输入电容–高的带宽–高输入电阻–兼容50ohm系统–不需补偿缺点–价格高–动态范围有限–要求电源–结构复杂46有源差分探头VOUTPROBEHEADSCOPETypicalCMRR10,000:1@DC2000:1@20MHzScopeCh1AmplifierDisadvantages:HigherCostLimitedDynamicRangeRequiresPowerAdvantages:LowerInputCapacitanceHigherCMRRvsFrequencyThanPassiveDifferentialPairCompatibleWith50and1MSingle-endedSystems+_不良接地时的电源干扰47不良接地时的电源干扰使用探头测试时，一定要注意信号回流路径，如果发现波形上下跳动，就需要考虑接是否是接地线异常；1.信号回流路径尽可能短；或者如果考虑地线和信号线形成的一个闭合面，这个面的面积需要尽可能小；2.测试准备工作中，单端探头测试时可以使用接地线（带鳄鱼夹或香蕉头的导线）将被测信号的参考点与示波器的外壳（也就是示波器的“地”）连接起来；3.差分探头测试时应该将示波器和被测设备共地。如果示波器和被测设备使用同一个接地良好的电源插线板，则这一步一般可以省去。3.地线未能可靠连接或差分探头一端悬空的情况在高压、浮地测试中十分危险，应严格避免。即使在普通差分信号的测试中，如果差分探头一端悬空，当被测信号的差模电压+共模电压超过了差分探头的差模测试范围，也可能损坏探头；49探头地线影响比较（Tr=1ns）CoaxialCableBNCProbeTipAdapter1”GroundAdapter3”LowZGroundLead6”GroundLeadNoGroundLead50Tektronix示波器交流应用篇51Tektronix示波器交流示波器与探头的校准52示波器SPC校准示波器开机后选择Utilities菜单中的InstrumentCalibration…53示波器SPC校准查看示波器状态54示波器SPC校准:SPC状态的含义Warm-up:示波器预热中，该过程需要约20分钟Temp:示波器预热后的温度与前一次SPC校准通过时温度相差超过5℃Pass:示波器SPC校准通过，或者示波器预热之后的温度与前一次SPC校准通过时的温度相差小于5℃Fail：示波器SPC状态存在问题，或者SPC校准失败，出现此状态时一定要进行SPC校准。SPC就是SignalPathCompensation的意思55示波器SPC校准步骤第一步：卸下示波器的所有探头以及信号连接包括DPO70000系列以及DPO70000系列产品的O/E转换器与CH1之间的连接器第二步：点击“Calibrate”按钮第三步：等待，SPC校准通过之后会显示“Pass”56示波器SPC校准通过了！57示波器探头的校准第一步：将探头与示波器的校准输出正确的连接第二步：按下示波器面板上的“AUTOSET”键，令波形在屏幕上正常显示第三步：按下示波器中Vertical菜单下的“ProbeCal…”选项第四步：选择对应的您要校准的探头所在通道，按下“CalibrateProbe”按钮58示波器探头校准59示波器探头校准:选择对应的校准通道并做校准60示波器探头校准获得