濾波器對信號幅頻特性影響的測試研究

初始設置

波特圖是以圖形方式顯示系統或被測器件（DUT）的頻率響應的方法。通常，用同一水平頻率軸來描繪器件的幅度和相位響應，如下圖所示：

通過在同一圖表上顯示幅度和相位信息，您可以評估被測設備的一些基本質量。 函數發生器和示波器可用于手動收集和比較給定設備的相位和幅度數據。

在這里，我們將使用SIGLENT SDS1004X-E示波器（準確地說是SDS1204X-E）和SIGLENT SDG6000X系列（SDG6052X）任意波形發生器的自動波特圖功能來表征低通濾波器的頻率響應。這種自動化控制為表征設備提供了一種簡單的方法。

所需的硬件

SIGLENT SDS1004X-E系列四通道示波器1臺：在本說明中，我們將使用200 MHz帶寬示波器（SDS1204X-E）。 需要記住的重要一點是，示波器的最大帶寬要超出我們測量的最大頻率。記住，示波器數據表上顯示的最大頻率通常為3 dB點！

SIGLENT SDG系列函數發生器1臺： 在本文檔中，我們使用500MHz的 SDG6052X，但任何SDG系列（800/1000系列，1X，2X，6X）都可以通過USB線與SDS1004X-E系列四通道示波器通信。確保最大正弦波輸出頻率滿足或超過您的被測器件要求。注意，我們也可以使用X-E外部函數發生器（SAG1021）。 它可以提供高達25 MHz的正弦波，也可以用于繪制波特圖。

注意：SAG1021只有1個輸出，需要一個BNC“T”來和示波器直接連接以及通過轉接器連接。
USB線1根：用來連接示波器和信號發生器。

50歐姆BNC阻抗轉換器2個：將阻抗為50歐姆的被測器件與示波器的高阻抗輸入連接（X-E型號沒有50歐姆輸入）。

BNC同軸電纜3根：將SDG連接到DUT和數字示波器。

DUT（被測器件）1個：我們將測試50歐姆30 MHz低通濾波器。

連接
在此測量中，我們希望了解DUT如何影響已知信號的幅度和相位。實現此目的需要兩個具有相同幅度和起始相位值的純正弦波。 其中一個信號直接連接到示波器輸入（“控制”或“直接”信號）。 第二個輸出（與第一個輸出相同）通過DUT然后到達數字示波器輸入。DUT可能會影響信號幅度和相位。 我們可以使用范圍進行測量，輕松比較兩個信號，并根據輸入信號頻率繪制幅度和相位變化圖。
以下是測試方法的簡化圖：

物理連接：

連接SDG X系列發電機CH1輸出--> BNC電纜--> BNC 50歐姆端接--> SDS1204X-E示波器CH1輸入；
連接SDG X系列發生器CH2輸出-->適當的電纜--> DUT輸入；

DUT輸出-->適當的電纜--> BNC 50歐姆終端--> SDS1204X-E示波器CH2輸入。
以下是范圍內50歐姆終結器的特寫：

SDG X系列發生器--> USB電纜--> SDS1204X-E示波器USB控制（前置或后置USB位置均可工作。后置如下圖所示）：

這是一張連接完成后的圖片（注意儀器之間的USB電纜是隱藏的）。

配置并運行

首先，配置發生器，使CH1和CH2是相同的信號，它們同時啟動。 SIGLENT SDG X系列發生器具有便捷的跟蹤功能，可強制CH1上的設置和操作在CH2上進行鏡像。

要啟用跟蹤：

1、按Utility> CH Copy Coupling（第1/3頁）

2、Set Tracking > ON

接下來，我們可以設置數字示波器掃描參數并運行測試。

1、在示波器的前面板上，按Utility-->向下箭頭，直到進入第2頁-->選擇Bode Plot

這將打開Bode Plot菜單：

2、按Configure打開發生器配置（AWG）控件和掃描參數：

3、按AWG設置信號幅度并設置預期的設備負載阻抗。 按后退箭頭返回“配置”屏幕。

4、按Sweep打開Sweep菜單。 在這里，您可以設置模式、掃描開始/停止頻率和分辨率：

要設置開始和停止頻率，請按相應的軟鍵（開始或停止）。可以通過旋轉強度旋鈕來更改輸入值，或者按強度旋鈕顯示單位鍵盤。

5、現在，旋轉旋鈕突出顯示一個字符或單位，然后按下旋鈕進入：

6、按后退箭頭返回“配置”屏幕。

7、現在，按Channel鍵確認通道連接：

在這可以看到連接到數字示波器通道1的DUT輸入（直接來自發生器的信號）和數字示波器CH2連接到DUT輸出（間接連接）。
8、兩次后退箭頭進入Bode Plot屏幕。 現在，您可以設置Operation = ON來運行測試：

確保信號發生器被打開，并且當它掃描輸出時，頻率值將開始變化。數字示波器將開始繪制幅度和相位與頻率的關系，如圖所示（由于我們選擇了示波器輸入CH2，相位為深粉紅色。幅度為淺粉紅色，CH1的數據具有黃色陰影，CH3數據具有藍色陰影，CH4 數據有綠色陰影）：

收集到的數據，可能會有一些范圍變化：

最后，掃描完成……可以看到從開始到停止頻率的數據：

從“數據”菜單中，您可以啟用列表視圖：

從“數據”菜單中，您可以啟用列表視圖：

并滾動瀏覽每個數據點：

在這可以使用滾動和光標查找單個數據點，快速將圖像顯示到USB，并使用保存功能將CSV數據保存到USB。
 
時域：

在本文的開頭，我們簡要解釋了您可以手動收集幅度和相位信息。

以下是一些手動掃描和測量直接（CH1 /黃色）和通過信號（CH2 /粉紅色）的示波器幀：
1 MHz

20 MHz

30 MHz

40 MHz

最后，我們看到50 MHz，并且通過信號（通過濾波器）嚴重衰減。

本文引用地址：http://www.104case.com/article/202406/460253.htm