揭开测试测量的小秘密——每周一考 【第18周】

题目18-2: 该问题有一客户提供，一个50MHz的方波时钟信号，用两台2.5GHz示波器测量，一台配备1.5GHz有源探头，一台配备500MHz探头，在测量上升时间的时候，为什么一个结果是1ns, 一个是5.5ns ? 请给出可能的答案。

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题 目18-1: 没有示波器也一样可以对信号进行分析，而且分析功能以及界面和真实的示波器是一样的，前提条件是有波形数据文件在手，下图是用N2750A系列三态有源差 分探头测出的4个波形，这四个波形是用一个探头，一次连接，得到的波形，您能否猜出，这四个波形分别是什么？可从四个选择中选，单端正信号(B)，单端负信号(A)，差分信号(B-A)，共模信号:(A+B)/2。

答案：如果有原始波形数据文件，您可以用Excel 来验证，哪个是B-A, 哪个是(B+A)/2 等，更专业的做法是下载http://www.agilent.com/find/N8900A 示波器专业软件来分析，因为它和示波器的功能及界面是一样的，该图右下脚是单端正信号B,左下脚是单端负信号A,左上角是差分信号B-A, 右上角是共模信号(B+A)/2 , 用一个探头能同时测出该4种波形，只有特别的探头可以做到，在安捷伦，这种探头被叫做InfiniiMode探头。

题目18-2: 该问题有一客户提供，一个50MHz的方波时钟信号，用两台2.5GHz示波器测量，一台配备1.5GHz有源探头，一台配备500MHz探头，在测量上升时间的时候，为什么一个结果是1ns, 一个是5.5ns ? 请给出可能的答案。

答案： 时钟信号的频率决定其基波和奇次谐波的频率，但并不决定其最高频率分量，其上升或下降时间才是决定其频率最高分量的关键因素。如果用1.5GHz有源探头测出的上升时间是1ns，说明该信号的上升时间至少是1ns, 也就是说该信号的Knee frequency 至少是500MHz , 如果您使用高斯频响的示波器和探头系统，系统带宽至少是Knee Frequency 的1.9倍，也就是950MHz。用500MHz无源探头的时候，大多数人都是用其10cm长的黑色地线，这个时候其带宽是175MHz~200MHz之间，用175MHz系统带宽的示波器系统测量出5ns~6ns的上升时间是很正常的，这正是该测量系统自身的上升时间，无法测出比它更快的信号；如果用无源探头自身带的弹簧地，系统带宽可以达到500MHz，这时测1ns上升时间的被测对象，测出的结果将2ns左右。

也可从另一角度来分析，如果示波器和探头的频响都是高斯频响，您可以用公式Tr (示波器显示值) = 均方根下{Tr2(示波器) + Tr2(探头) + Tr2(被测对象)} ， 如果被测对象是极快的信号，示波器显示的上升时间则是示波器和探头系统自身的上升时间，换句话说，若示波器和探头的系统上升时间比被测信号慢很多，示波器上显示的测试结果根本不是被测信号的上升时间，而是测试系统自己的上身时间。

500MHz的探头在用10cm鳄鱼夹地线时实际带宽为175MHz左右，不可能测量出一1ns上升沿的信号。