揭開測試測量的小秘密——每周一考 【第18周】

題目18-2: 該問題有一客戶提供，一個50MHz的方波時鐘信號，用兩臺2.5GHz示波器測量，一臺配備1.5GHz有源探頭，一臺配備500MHz探頭，在測量上升時間的時候，為什么一個結果是1ns, 一個是5.5ns ?請給出可能的答案。

------------------------------我是答案分界線----------------------------------------------

題 目18-1: 沒有示波器也一樣可以對信號進行分析，而且分析功能以及界面和真實的示波器是一樣的，前提條件是有波形數據文件在手，下圖是用N2750A系列三態有源差 分探頭測出的4個波形，這四個波形是用一個探頭，一次連接，得到的波形，您能否猜出，這四個波形分別是什么？可從四個選擇中選，單端正信號(B)，單端負信號(A)，差分信號(B-A)，共模信號:(A+B)/2。

答案：如果有原始波形數據文件，您可以用Excel 來驗證，哪個是B-A, 哪個是(B+A)/2 等，更專業的做法是下載http://www.agilent.com/find/N8900A示波器專業軟件來分析，因為它和示波器的功能及界面是一樣的，該圖右下腳是單端正信號B,左下腳是單端負信號A,左上角是差分信號B-A, 右上角是共模信號(B+A)/2 , 用一個探頭能同時測出該4種波形，只有特別的探頭可以做到，在安捷倫，這種探頭被叫做InfiniiMode探頭。

題目18-2: 該問題有一客戶提供，一個50MHz的方波時鐘信號，用兩臺2.5GHz示波器測量，一臺配備1.5GHz有源探頭，一臺配備500MHz探頭，在測量上升時間的時候，為什么一個結果是1ns, 一個是5.5ns ? 請給出可能的答案。

答案： 時鐘信號的頻率決定其基波和奇次諧波的頻率，但并不決定其最高頻率分量，其上升或下降時間才是決定其頻率最高分量的關鍵因素。如果用1.5GHz有源探頭測出的上升時間是1ns，說明該信號的上升時間至少是1ns, 也就是說該信號的Knee frequency 至少是500MHz , 如果您使用高斯頻響的示波器和探頭系統，系統帶寬至少是Knee Frequency 的1.9倍，也就是950MHz。用500MHz無源探頭的時候，大多數人都是用其10cm長的黑色地線，這個時候其帶寬是175MHz~200MHz之間，用175MHz系統帶寬的示波器系統測量出5ns~6ns的上升時間是很正常的，這正是該測量系統自身的上升時間，無法測出比它更快的信號；如果用無源探頭自身帶的彈簧地，系統帶寬可以達到500MHz，這時測1ns上升時間的被測對象，測出的結果將2ns左右。

也可從另一角度來分析，如果示波器和探頭的頻響都是高斯頻響，您可以用公式Tr (示波器顯示值) = 均方根下{Tr2(示波器) + Tr2(探頭) + Tr2(被測對象)} ， 如果被測對象是極快的信號，示波器顯示的上升時間則是示波器和探頭系統自身的上升時間，換句話說，若示波器和探頭的系統上升時間比被測信號慢很多，示波器上顯示的測試結果根本不是被測信號的上升時間，而是測試系統自己的上身時間。

500MHz的探頭在用10cm鱷魚夾地線時實際帶寬為175MHz左右，不可能測量出一1ns上升沿的信號。