示波器测试USB3.0端到端完整测试解决方案
眼图观测实验
实验目的 1、掌握眼图观测的方法。 2、掌握相关眼图的测量方法。实验目的 1、观测眼图。 2、测量沿途的判决电平、噪声容限。 实验模块 1、通信原理0 号模块一块 2、通信原理11 号模块一块 3、示波器 一台实验原理 在实际系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。．
在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用图7.6所示的图形来描述。由此图可以看出： 1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。 3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 ）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。4． 5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决； 6）横轴对应判决门限电平。实验步骤 I、观测眼图：1、按如下方式连线:
电源纹波的产生、危害、测量和抑制
1 引言 对于电子产品来说唯一不可缺少的是电源，但是它除了提供能量外，也带来了纹波、噪声等影响电子产品正常工作的影响。纹波电压对高放、本振、混频、滤波、检波、A/D变换等电路都会产生影响，在设计控制设备、电子仪器、电视、摄像机等电子产品时都要想办法尽量减小纹波。为此就要了解纹波、知道它是如何产生的、如何测量以及抑制方法。 2 电源纹波 纹波是附着于直流电平之上的包含周期性与随机性成分的杂波信号，指在额定输出电压、电流的情况下，输出电压中的交流电压的峰值。狭义上的纹波电压，是指输出直流电压中含有的工频交流成分。 纹波用示波器可以看到，在直流电压上下轻微波动，就像水平面上波动的水纹一样，所以被称为纹波（见图1）。 图1 RIGOL示波器DS1302观察的纹波信号波形 2.1 电源纹波产生 我们通常在产品中用的电源主要有线性电源和开关电源二大类，输出的直流电压是一个固定值，由交流电压经整流、滤波、稳压后得到。由于滤波不干净，直流电压中含有交流成分，这就产生了纹波。纹波是一种复杂的杂波信号，它是围绕输出直流电压上下来回波动的周期性信号，但周期和振幅不是定值，随时间而变，不同电源的纹波波形不一样。 产生电源纹波的因素有许多，即使你用电池供电也会因负载的波动而产生波纹。 线性电源
由于我国供电频率是50Hz，所以它的纹波主要来自工频50Hz变压器，纹波电压的频率常常是50nHz，n取自然数，大小取决于整流电路的类型。对于半波整流，是1；对于全波整流，是2；对于三相全波整流，是6，即300Hz。所以这种电源的输出端纹波主要是50HZ 或它的整数倍，幅值小，较易滤除，通常纹波可做到几mV。 如假定整流桥输出负载电流IL，负载电压VL，整流桥输人交流电压幅值Vm及其输人交流电压频率f，则其输出的纹波电压由表1各式计算。 表1 整流纹波电压 采用功率匹配法或等效电流源法计算纹波电压，一般表示为： △U＝ILsin2wt／(2wC) (1) 从式(1)中可以看出，纹波频率为输人频率的两倍，其幅值正比于变换器的输出电流，反比于输人电压频率和平滑电容的大小。 开关电源 产生的纹波比较复杂、很难滤除且幅值较大。主要来源于五个方面:除低频纹波外还有高频纹波、共模噪声、开关器件产生的噪声和调节控制环路引起的纹波噪声。一般开关电源的纹波比线性电源的纹波要大，频率要高。 ①高频纹波。高频纹波来源于开关变换电路。开关电源的开关管在导通和截止的时候，都会有一个上升和下降时间，这时候在电路中就会出现一个与开关上升与下降时间的频率相同或者奇数倍频的噪声，一般为几十MHz。同样二极管在反向恢复瞬间，其等效电路为电阻电容和电感的串联，会引起谐振，产生的噪声频率也为几十MHz。还有高频变压器的漏感也会产生高频干扰。这些噪声一般叫做高频纹波噪声，幅值通常要比纹波大得多。
力科示波器资料1)
产品名称： 数字示波器 型号： W R620Zi 产地： 美国力科 2GHz ，四通道，单次采样率 10GS/s （4ch ）、20GS/s （2ch ），重复采样率200GS/s ，最大触发速率1000000波形/秒，标配存储器(4ch/2ch)16M/32M,彩色12.1"宽屏平板 TFT 活动矩阵LCD 触摸屏。 高质量的验证、调试、分析 The WaveRunner 6 Zi 在测试仪器当中确立优势地位，是由于其具有一个强大的特色设置，它们包括了广泛的应用包、高级触发，开发用于快捷导航的用户界面、多种探头配件以及闪电般的性能。 WaveRunner 6 Zi 示波器概览 最全面的串行数据分析 WaveRunner 6 Zi 提供最多的串行数据分析工具。WaveRunner 6 Zi 拥有超过17种触发、解码和一致性解决方案，它可以通过特有的强大的可视化、自动化的工具来定位问题。该特有的测量工具箱称为ProtoSync ，它将示波器的视图和数据链接层的视图结合同步解码显示在一台仪器上。 出色的信号保真度 WaveRunner 6 Zi 系列示波器具一个有原始信号通路，该通路提供了无与伦比的低噪声的信号保真度。通过大型补偿和时基延时调整，该性能得以增强，使得对简单信号和放大器性能的评估以及对信号特征的垂直水平缩放功能变得更加强大。 WaveRunner HRO 6 Zi, 400 MHz 和600 MHz 模块
相比其它可供选择的8-bit示波器，专门针对医疗、汽车、电源和机电市场设计的WaveRunner具有更高的解析度和测量精度。传统的示波器均使用8-bit ADCs来数字化数据，对于很多既要观察大信号又要观察小信号的应用来说，这是远远不够的。低噪声高解析度的12-bit ADC架构改善了测量精度并提供更加清晰的波形。 导航和观察的新方法 前置面板上的WavePilot控制区域为光标、解码、波形扫描、历史、LabNotebook分别提供了独立的按钮，使得控制更加便捷。 WavePilot区域中间的超级旋钮是一个操纵杆形的旋钮，它可以方便地在表格、缩放和定位波形间切换，快速地记录并对您的设置进行注释。 只用滑动显示屏左侧的按钮并向上旋转90°，显示器就会自动地从横屏模式切换至竖屏模式。显示器还可以在轴心方向上下转动，调整显示角度。 更多触发功能可以更快地解析出更多问题 强大的触发组合，包括高带宽的边沿触发和10种不同的SMART触发：4级级联触发、测量触发和触发扫描全都是标准触发，可以使您快速定位问题，并集中精力在问题的原因上。测量触发提供了一个强大的选项，可在已验证的高解析度的测量基础上验证一个触发事件。高速串行触发使得对于高达3 Gb/s长80-bits的串行样本进行触发成为可能。还提供了全功能的串行触发(I2C、SPI、UART、RS-232、音频(I2S、LJ、RJ、TDM)、CAN、LIN、FlexRay、MIL-STD-1553、SATA、PCIe、8b/10b、USB2 以及其它)。 旋转显示 对于任意信号来说，12.1” 高清WXGA宽屏显示器的设计都可提供最好的显示效果 对于观察长记录的变化的信号并对结果进行缩放滚动来讲，宽屏是最理想的设计。 当观察数字信号、抖动归咎、眼图和频率plot时，可以将屏幕旋转90°来优化显示效果。此时屏幕图像会自动调整显示。向上或向下倾斜显示器，来避免反光和强光的干扰。 垂直系统 模拟带宽 @ 50Ω 2GHz(≥5mV/div) 10 mV-1 V/div
如何正确地测试纹波电压
如何正确地测试纹波电压 纹波电压在产品中是一项很重要的参数，过大的纹波电压不仅会直接影响音频电路的信噪比，甚至引起电路的误动作。在实际做设计调试和测试时，我们发现很多同事并不知道如何去测试纹波，因此收集了一些网上资料结合实际经验总结出这篇文章，借此抛砖引玉。 由于目前产品中大量应用开关电源和DC-DC等电路进行供电和电压转化，此类设计由于应用了开关技术使供电的效率有了本质上的提高，大大减小了功率耗散；但同时也增加了输出的交流成分，即我们所说的纹波和噪声（Ripple & Noise）。 一、 纹波的概念： 纹波就是一个直流电压中的交流成分。直流电压本来应该是一个固定的值, 但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的,由于滤波不干净,就会有剩余的交流成分,即便如此,就是用电池供电也因负载的波动而产生波纹。事实上,即便是最好的基准电压源器件,其输出电压也是有波纹的。 纹波应是AC和开关频率的整倍数,用傅里叶级数展开应该是mf越高,Am越小。杂噪应该是不规则的离散波,是由非线性器件对I、V互相反复调制,在负载、输入的AC变化、温度变化都使杂噪变化,其频带可能有数十MHz到1GHz,主要以辐射的形式存在。杂噪是一种常用的通俗说法。其共性就是具有随机性。但必须注意,噪声的分布一般呈现高斯分布,即白噪声,而纹波则不是。 输出纹波和输出电流和输出电压都有关系,主要是与电流的关系。 通常输出纹波近似等于输出电流乘上输出滤波电容的ESR值。所以并不是滤波电容的容量越大输出纹波越小,而应该是滤波电容的ESR值越小输出纹波越小。 纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分,也用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成,用峰-峰(peak to peak)值表示,一般在输出电压的2%以下。 通常我们所说的纹波噪声是对电压信号而言。 二、 纹波噪声的成分分析： 测试纹波噪声，我们需要先对纹波噪声信号的成分进行区分。 如上图所示，纹波噪声可分为如下四个部分：
示波器电源测试的步骤
示波器电源测试的步骤 时间：2012-10-17 16:46:12 来源：作者： 过去大家习惯用万用表进行电源测试，如果测试参数很多的时候非常麻烦。而现在使用示波器提供了许多自动测量功能，可以使用这些功能简单实现幅度测量(幅度、高、低、最大值、最小值、RMS、峰到峰值、正/ 负过冲、平均值、周期平均值、周期RMS)、定时测量(周期、频率、上升/ 下降时间、正/ 负占空比、正/ 负脉宽、突发宽度、延迟、相位)、综合测量。在实践中，很多工程师对于利用示波器进行电源测试的要点并不是很清楚，这里零星总结一些步骤和要点供大家参考。(这里的陈述是根据本人所使用的泰克混合信号示波器MSO4000系列(MSO4034)以及泰克的探头配置，不同示波器和探头会有些差异) 选择示波器的几个要点 1. 记录长度及分析工具 对许多电源测量，必需捕获1/4 周期或1/2 周期(90度或180度)的工频信号，有些测量甚至要求捕获整个周期，这需要示波器具有足够的记录长度以满足要求(MSO4034记录深度为10M，一般的电源测试足够了)。 比长记录长度更重要的是提供能够利用所有这些数据的工具(如泰克的Wave Inspector)。否则处理几百万点的记录长度，也就是几千屏的信号活动无疑是大海捞针。 2.电压探头和电流探头之间的时滞 每只电压探头和电流探头都有自己的特性传播延迟。电流探头和电压探头之间的延迟差称为时滞，会导致幅度和定时测量不准确。在探头没有正确“校正时滞”时，测量精度会下降，如开关损耗。我所用的泰克TekVPI探头连接到泰克4000系列示波器时，它们会自动设置相应的时滞校正值，在电源测量中实现最大精度。 3. 探头偏置 差分探头一般会有较小的电压偏置。这会影响精度，在继续测量前必须消除这个电压偏置。大多数差分电压探头拥有内置的DC 偏置调节控制功能，可以相对简单地消除偏置。 某些探头内置了自动消磁/自动清零程序，如在使用TekVPI探头时，只需在探头“comp”框上按一个按钮就可以了。 安全准确地测试电压波形和电流波形 在使用数字示波器进行电源测量时，必需测量设备中的电压及电流。要求使用两只不同的探头：一只电压探头(通常是高压差分探头)，一只电流探头。 测量经过MOSFET的电流相对简单，可以使用许多不同的霍尔效应电流探头完成，如TCP0030。而测量电压则会面临更多的问题。MOSFET没有连接到交流电源接地或电路输出接地上。因此，不可能使用示波器进行接地参考电压测量，因为把探头的地线连接到任何MOSFET端子上都会使通过示波器接地的电路短路。 进行差分测量是测量MOSFET 电压的最佳方式。在差分测量中，可以测量漏极到源极电压，即MOSFET漏极和源极端子中的电压。漏极到源极电压可以位于几十伏到几百伏电压的顶部，具体视电源的范围而定。 测量瞬时功率 检定开关晶体管中的瞬时功耗是几乎每个电源设计项目的一部分。选择能够在最坏情况操作极限下经济可靠地运行的元件至关重要。某些厂家的电流和电压探测解决方案为这些测量提供了理想选择。除提供安全测量解决方案外，它们还提供了非常简便的时滞校正功能。自动设置相应的时滞校正值，在电源测量中实现最大精度。为电压波形和电流波形及以瓦特为单位的演算波形提供正确的标度和单位。下面用泰克4000系列示波器介绍测量的简单步骤：连接探头;按Autoset，示波器自动调节垂直设置、水平设置;触发设置，以查看波形;把演算波形定义为Ch1 * Ch2;打开Area测量，测量曲线下的面积(能量);光标读数表明瞬时功率。通过使用测量选通，我们可以把Area测量限制在特定区域，查看与MOSFET 的启动时间(Ton)和关闭(Toff)时间有关的功率损耗。
示波器_使用方法_步骤
示波器 摘要：以数据采集卡为硬件基础，采用虚拟仪器技术，完成虚拟数字示波器的设计。能够具有运行停止功能，图形显示设置功能，显示模式设置功能并具有数据存储和查看存储数据等功能。实验结果表明, 该仪器能实现数字示波器的的基本功能，解决了传统测试仪器的成本高、开发周期长、数据人工记录等问题。 1．实验目的 1.理解示波器的工作原理，掌握虚拟示波器的设计方法。 2.理解示波器数据采集的原理，掌握数据采集卡的连接、测试和编程。 3.掌握较复杂的虚拟仪器的设计思想和方法，用LabVIEW实现虚拟示波器。 2. 实验要求 1.数据采集 用ELVIS实验平台，用DAQmx编程，通过数据采集卡对信号进行采集，并进行参数的设置。 2.示波器界面设计 (1)设置运行及停止按钮：按运行时，示波器工作；按停止时，示波器停止工作。 (2)设置图形显示区：可显示两路信号，并可进行图形的上下平移、图形的纵向放大与缩小、图形的横向扩展与压缩。 (3)设置示波器的显示模式：分为单通道模式(只显示一个通道的图形)，多通道模式(可同时显示两个通道)，运算模式(两通道相加、两通道相减等)。
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眼图观测
眼图观测 实验目的 1、掌握眼图观测的方法。 2、掌握相关眼图的测量方法。 实验模块 1、通信原理0 号模块一块 2、通信原理11号模块一块 3、示波器一台 实验原理 在实际系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图。二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 图23-1 眼图的一般描述 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用图7.6所示的图形来描述。由此图可以看出： 1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜边越陡，系统对定时抖动越敏感。 3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。
纹波测试方法
纹波测试的注意事项 纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号，是电源测试中的一个很重要的标准。尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，纹波则是其致命要害之一。所以，电源纹波的测试就显得极为重要。 电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。 1 ）、电压信号测量纹波是指，用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。对于恒压源，测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。 2 ）、对于恒流源的测试，则一般是通过使用电压探头，测量采样电阻两端的电压波形。整个测试过程中，示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。 电源纹波噪声测试方法 我们今天的电子电路（比如手机、服务器等领域）的切换速度、信号摆率比以前更高，同时芯片的封装和信号摆幅却越来越小，对噪声更加敏感。因此，今天的电路设计者们比以前会更关心电源噪声的影响。实时示波器是用来进行电源噪声测量的一种常用工具，但是如果使用方法不对可能会带来完全错误的测量结果，笔者在和用户交流过程中发现很多用户的测试方法不尽正确，所以把电源纹波噪声测试中需要注意的一些问题做一下总结，供大家参考。 由于电源噪声带宽很宽，所以很多人会选择示波器做电源噪声测量。但是不能忽略的是，实时宽带数字示波器以及其探头都有其固有的噪声。如果要测量的噪声与示波器和探头的噪声在相同数量级，那么要进行精确测量将是非常困难的一件事情。 示波器的主要噪声来源于２个方面：示波器本身的噪声和探头的噪声。所有的实时示波器都实用衰减器来调整垂直量程。设置衰减以后示波器本身的噪声会被放大。比如，当不用衰减器时，示波器的基本量程是５ｍＶ/ 格，假设此时示波器此时的底噪声是５００ｕＶＲＭＳ。当把量程改成５０ｍＶ/ 格时，示
力科示波器使用手册
Digital Oscilloscopes
Wave r unner-2 Qu i c k s t a r t to Signal Vi e w i n g An a l o g Pe r s i s t e n c e ? Press A N A L O G P E R S I S T to access the power of An a l o g Pe r s i s t e n c e.The three-dimensional view shows va r i a tions in a wave f o r m as i n te n s i t y or co l o r -g r aded va r i a t i o n s .Press D I S P L AY to custo m i z e the display. Press Z O O M for a close-up view of signal https://www.360docs.net/doc/73909289.html,e the zoo m co n t r ols to magnify and inspe c t the signal,the soft k eys to change the zoom view,l o ck the zoom tra c es with multi-zoo m ,and to auto m a t i c ally scan the wave f o r m . 1 .Co n n e c t your signal.When using a pro b e,Pro B u s ? a u t o m a t i c ally sets the ve r t i c al scale factor and HFP pro b es a u t o m a t i c ally light-up with the tra c e co l o r .2 .Press A U T O S E T U P an d view. 3 .Press “ U n d o ”to reve r t back to a previous setting. Adjust the T I M E / D I V , and SMART Me m o r y a u t o m a t i c ally assure s the maximum re s o l u -tion for each time-base setting. Press a C H A N N E L b u t t o n ,and use the co n t r ol knobs to s e l e c t an d adjust that c h a n n e l ’s Vo l t s /D i v and offset settings.Press tw i c e to tog g l e the channel be t we e n On and O f f . Se l e c ts a pre- or po s t -t r igger https://www.360docs.net/doc/73909289.html,e to v i e w the signal eve n t s p r ior to the tri g g e r po i n t. Presets the tri g g e r d e l a y to ze r o. Quick Zoo m Press a C H A N N E L b u t t on to view the menu.
利用数字示波器测试开关电源的方法
利用数字示波器测试开关电源的方法 从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。 过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。 电源设计问题及其测量需求 理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。考虑这些问题： 电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率?能持续多长时间?电源散发多少热量?过热时会怎样?它需要多少冷却气流?负载电流大幅增加时会怎样?设备能保持额定输出电压吗?电源如何应对输出端的完全短路?电源的输入电压变化时会怎样? 设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。 示波器和电源测量 对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。 整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。 开关电源基础 大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。
数字光纤通信系统信号眼图测试
实验二数字光纤通信系统信号眼图测试 一．实验目的 1.了解眼图产生的基础，根据眼图测量数字通信系统性能的原理； 2.学习通过数字示波器调试、观测眼图; 3.掌握判别眼图质量的指标; 4.熟练使用数字示波器和误码仪。 二．实验原理 眼图是估计数字传输系统性能的一种十分有效的实验方法。这种方法已广泛应用于数字通信系统，在光纤数字通信中也是评价系统性能的重要实验方法。眼图是在时域进行的用示波器显示二进制数字信号波形的失真效应的测量方法。图2.1是测量眼图的装置图。由AV5233C误码仪产生一定长度的伪随机二进制数据流（AMI码、HDB3码、RZ 码、NRZ码）调制单模光产生相应的伪随机数据光脉冲并通过光纤活动连接器注入单模光纤，经过光纤传输后，再与光接收机相接。光接收机将从光纤传输的光脉冲变为电脉冲，并输入到AV4451（500MHz）示波器，示波器显示的扫描图形与人眼相似，因此称为眼图。 用眼图法测量系统时应有多种字型，可以采用各比特位上0和1出现的概率相等的随机数字信号进行测试。AV5233C误码仪用来产生伪随机数字序列信号。在这里“伪随机”的意义是伪随机码型发生器产生N比特长度的随机二进制数字信号是数字序列在N 比特后发生重复，并不是测试时间内整个数字序列都是随机的，因此称为“伪随机”。伪随机序列如果由2比特位组成，则共有四种组合，3比特数字信号有8种组合，N比特数字信号有2N个组合。伪随机数字信号的长度为2N-1，这种选择可保证字型不与数据率相关。例如N可取7、10、15、23、31等。如果只考虑3比特非归零码，应有如图2.2所示的8种组合。将这8种组合同时叠加，就可形成如图2.3所示的眼图。 图2.1 眼图测量装置
纹波的测试
纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号，是电源测试中的一个很重要的标准。尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，纹波则是其致命要害之一。所以，电源纹波的测试就显得极为重要。 电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。 一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。 电压信号测量纹波是指，用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。对于恒压源，测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。对于恒流源的测试，则一般是通过使用电压探头，测量采样电阻两端的电压波形。整个测试过程中，示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。 所用的仪器是：配有电压测量探头的TDS1012B示波器。测量之前需要进行如下设置。 1.通道设置： 耦合：即通道耦合方式的选择。纹波是叠加在直流信号上的交流信号，所以，我们要测试纹波信号就可以去掉直流信号，直接测量所叠加的交流信号就好。 宽带限制：关 探头：首先选用电压探头的方式。然后选择探头的衰减比例。必须与实际所用探头的衰减比例保持一致，这样从示波器所读取数才是真实的数据。比如，所用电压探头放在×10档，则此时，这里的探头的选项也必须设置为×10档。 2.触发设置： 类型：边沿 信源：实际所选择的通道，如，准备用CH1通道进行测试，则此处就应该选择为CH1。 斜率：上升。 触发方式：如果是在实时地观察纹波信号，则选择‘自动’触发。示波器会自动跟随实际所测信号的变化，并显示。这个时候，你也可通过设置测量按钮，实时地显示你所需要的测量的数值。但是，如果你想要捕捉某次测量时的信号波形，则需要将触发方式设置为‘正常’触发。此时，还需要设置触发电平的大小。一般当你知道你所测量的信号峰值时，将触发电平设置为所测信号峰值的1/3处。如果不知道，则触发电平可以设置的稍微小一些。 耦合：直流或交流…？(似乎没什么区别) 3.采样长度（秒/格）： 采样长度的设置决定能否采样到所需要的数据。当所设置的采样长度过大时，就会漏掉实际信号中的高频成分；当所设置的采样长度过小时，就只能看到所测实际信号的局部，同样无法得到真实的实际信号。所以，在实际测量时，需来回旋转按钮，仔细观察，直到所显示波形是真实的完整的波形。 4.采样方式：
音频测试-示波器-使用方法
★目的：介绍示波器的使用方法，使相关人员能正确操作示波器。 ★示波器的概述 示波器是利用电子束的电偏转来观察电压波形的一种常用电子仪器，主要用于观察和测量电信号。下图1为我厂常用的20MHz的双踪示波器。 ★示波器的操作方法 第一步骤：示波器的连接 1）连接电源线 用220V AC线把示波器连上220V市电。（如上图2） 2）连接信号线 将探头插入到示波器左边的CH1接口并顺时针扭动半圈（如上图3）。当探头接在示波器的CH1通道上时，模式开关须打在CH1上（如下图4）。当探头接在示波器的CH2通道上时，模式开关须打在CH2上。（如下图5） 图 1 图 2 图 3 探头接在 CH1通道上
3） 信号耦合开关的选择（AC GND DC ） 信号耦合开关一般紧挨着输入通道，CH1通道和CH2通道各有1个。当只用来观察被测信号中的交流成分时，将开关拔至AC 档（本厂一般选择此档）；当信号的直流成份和交流成分都要观察或信号的频率较低时，将开关拔至DC 档；当开关拔至GND 档时，输入端处于接地状态，用以确定输入端为零时光迹所在位置。（如下图6） 第二步骤：开机与光迹调节 上述步骤完成后，接下来需要开机预热和调节光迹。（如下图7和图8） 1） 开机（POWER ） 按电源键开机，开机后电源指示灯会亮。电源按键旁一般标有英文单词power 。 2） 亮度调节（INTENSITY ） 如果光迹的亮度正常，就不需要调节。当亮度不正常时，我们就左右调节亮度旋纽，顺时针旋转为增亮，逆时针为调暗。亮度调节旋纽旁一般会标有“INTE ”的字样。亮度的英文单词为 intensity 。注意亮度不宜太高，以免影响示波器的使用寿命。 3） 聚焦调节（FOCUS ） 用以调节示波管电子束的焦点，使显示的光点成为细而清晰的圆点。当光束正常时，我们也不需要调节，只有在光束太粗或不清晰时，我们左右调节聚焦旋纽，使光束处于细而清晰的状态。聚焦调节旋纽旁一般会标有“FOCUS ”的字样。聚焦的英文单词为focus 。 4） 光迹平行度调节（TRACE ROTATION ） 图 5 电源开关 电源指示灯 亮度调节 聚焦调节 图 7 光迹平行度调节 光 迹 图 8 正弦波信号光迹 模式开关选择 CH1通道 图 6 图 4 模式开关选择 CH2通道 探头接在 CH2通道上 信号耦合 选择开关
眼图测量方法B
三、眼图测量方法 之前谈到，眼图测量方法有两种：2002年以前的传统眼图测量方法和2002年之后力科发明的现代眼图测量方法。传统眼图测量方法可以用两个英文关键词来表示：“Triggered Eye”和“Single‐Bit Eye”。现代眼图测量方法用另外两个英文关键词来表示：“Continuous‐Bit Eye”和“Single‐Shot Eye”。传统眼图测量方法用中文来理解是八个字：“同步触发+叠加显示”，现代眼图测量方法用中文来理解也是八个字：“同步切割+叠加显示”。两种方法的差别就四个字：传统的是用触发的方法，现代的是用切割的方法。“同步”是准确测量眼图的关键，传统方法和现代方法同步的方法是不一样的。“叠加显示”就是用模拟余辉的方法不断累积显示。 传统的眼图方法就是同步触发一次，然后叠加一次。每触发一次，眼图上增加了一个UI，每个UI的数据是相对于触发点排列的，因此是“Single‐Bit Eye”,每触发一次眼图上只增加了一个比特位。图一形象表示了这种方法形成眼图的过程。 图一传统眼图测量方法的原理 传统方法的第一个缺点就是效率太低。对于现在的高速信号如PCI‐Express Gen2，PCI‐SIG 要求测量1百万个UI的眼图，用传统方法就需要触发1百万次，这可能需要几个小时才能测量完。第二个缺点是，由于每次触发只能叠加一个UI,形成1百万个UI的眼图就需要触发1百万次，这样不断触发的过程中必然将示波器本身的触发抖动也引入到了眼图上。对于2.5GBbps以上的高速信号，这种触发抖动是不可忽略的。 如何同步触发，也就是说如何使每个UI的数据相对于触发点排列？也有两种方法，一种方法是在被测电路板上找到和串行数据同步的时钟，将此时钟引到示波器作为触发源，时钟的边沿作为触发的条件。另外一种方法是将被测的串行信号同时输入到示波器的输入通道和硬件时钟恢复电路(CDR)通道，硬件CDR恢复出串行数据里内嵌的时钟作为触发源。这种同
示波器的三大关键指标
带宽、采样率和存储深度是数字示波器的三大关键指标。相对于工程师们对示波器带宽的熟悉和重视，采样率和存储深度往往在示波器的选型、评估和测试中为大家所忽视。这篇文章的目的是通过简单介绍采样率和存储深度的相关理论结合常见的应用帮助工程师更好的理解采样率和存储深度这两个指针的重要特征及对实际测试的影响，同时有助于我们掌握选择示波器的权衡方法，树立正确的使用示波器的观念。 在开始了解采样和存储的相关概念前，我们先回顾一下数字存储示波器的工作原理。 图1 数字存储示波器的原理组成框图 输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器，前端放大器将信号放大，以提高示波器的灵敏度和动态范围。放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样，并由A/D转换器数字化，经过A/D转换后，信号变成了数字形式存入内存中，微处理器对内存中的数字化信号波形进行相应的处理，并显示在显示屏上。这就是数字存储示波器的工作过程。 采样、采样速率 我们知道，计算机只能处理离散的数字信号。在模拟电压信号进入示波器后面临的首要问题就是连续信号的数字化（模/数转化）问题。一般把从连续信号到离散信号的过程叫采样（sampling）。连续信号必须经过采样和量化才能被计算机处理，因此，采样是数字示波器作波形运算和分析的基础。通过测量等时间间隔波形的电压幅值，并把该电压转化为用八位二进制代码表示的数字信息，这就是数字存储示波器的采样。采样电压之间的时间间隔越小，那么重建出来的波形就越接近原始信号。采样率（sampling rate）就是采样时间间隔。比如，如果示波器的采样率是每秒10G次（10GSa/s），则意味着每100ps进行一次采样。
眼图测量
眼图——概念与测量（摘记） 中文名称： 眼图 英文名称： eyediagram;eye pattern 定义： 示波器屏幕上所显示的数字通信符号,由许多波形部分重叠形成，其形状类似“眼”的图形。“眼”大表示系统传输特性好；“眼”小表示系统中存在符号间干扰。 一．概述 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用下图所示的图形来描述，由此图可以看出： （1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 （2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。
（3）眼图左（右）角阴影部分的水平宽度表示信号零点的变化范围，称为零点失真量，在许多接收设备中，定时信息是由信号零点位置来提取的，对于这种设备零点失真量很重要。 (4）在抽样时刻，阴影区的垂直宽度表示最大信号失真量。 （5）在抽样时刻上、下两阴影区间隔的一半是最小噪声容限，噪声瞬时值超过它就有可能发生错误判决。 （6）横轴对应判决门限电平。” 二、眼图的一些基本概念 —“什么是眼图？” “眼图就是象眼睛一样形状的图形。 图五眼图定义” 眼图是用余辉方式累积叠加显示采集到的串行信号的比特位的结果，叠加后的图形形状看起来和眼睛很像，故名眼图。眼图上通常显示的是1.25UI的时间窗口。眼睛的形状各种各样，眼图的形状也各种各样。通过眼图的形状特点可以快速地判断信号的质量。 图六的眼图有“双眼皮”，可判断出信号可能有串扰或预（去）加重。 图六“双眼皮”眼图 图七的眼图“眼睛里布满血丝”，这表明信号质量太差，可能是测试方法有错误，也可能是PCB布线有明显错误。
电源纹波分析及测试方法
电源纹波分析及测试方法 一、什么叫纹波 纹波（ripple）的定义是指在直流电压或电流中，叠加在直流稳定量上的交流分量。 它主要有以下害处： 1.1．容易在用电器上产生谐波，而谐波会产生更多的危害； 1.2．降低了电源的效率； 1.3．较强的纹波会造成浪涌电压或电流的产生，导致烧毁用电器； 1.4．会干扰数字电路的逻辑关系，影响其正常工作； 1.5．会带来噪音干扰，使图像设备、音响设备不能正常工作 二、纹波、纹波系数的表示方法 可以用有效值或峰值来表示，或者用绝对量、相对量来表示； 单位通常为：mV 例如：
一个电源工作在稳压状态，其输出为12V5A，测得纹波的有效值为10mV，这10mV就是纹波的绝对量，而相对量，即纹波系数=纹波电压/输出电压=10mv/12V=0.12%。 三、纹波的测试方法 3.1．以20M示波器带宽为限制标准，电压设为PK-PK（也有测有效值的），去除示波器控头上的夹子与地线（因为这个本身的夹子与地线会形成环路，像一个天线接收杂讯，引入一些不必要的杂讯），使用接地环（不使用接地环也可以，不过要考虑其产生的误差），在探头上并联一个10UF电解电容与一个0.1UF瓷片电容，用示波器的探针直接进行测试；如果示波器探头不是直接接触输出点，应该用双绞线，或者50Ω同轴电缆方式测量。 四、开关电源纹波的主要分类 开关电源输出纹波主要来源于五个方面： 4.1.输入低频纹波; 4.2.高频纹波; 4.3.寄生参数引起的共模纹波噪声; 4.4.功率器件开关过程中产生的超高频谐振噪声; 4.5.闭环调节控制引起的纹波噪声。
五、电源纹波测试 纹波是叠加在直流信号上的交流干扰信号，是电源测试中的一个很重要的标准。尤其是作特殊用途的电源，如激光器电源，纹波则是其致命要害之一。所以，电源纹波的测试就显得极为重要。 电源纹波的测量方法大致分为两种：一种是电压信号测量法；另一钟是电流信号测量法。 一般对于恒压源或纹波性能要求不大的恒流源，都可以用电压信号测量法。而对于纹波性能要求高的恒流源则最好用电流信号测量法。 电压信号测量纹波是指，用示波器测量叠加在直流电压信号上的交流纹波电压信号。对于恒压源，测试可以直接用电压探头测量输出到负载上的电压信号。对于恒流源的测试，则一般是通过使用电压探头，测量采样电阻两端的电压波形。整个测试过程中，示波器的设置是能否采样到真实信号的关键。 所用的仪器是：配有电压测量探头的TDS1012B示波器。 测量之前需要进行如下设置。 1.通道设置：
如何用数字示波器测试开关电源
如何用数字示波器测试开关电源？ 从传统的模拟型电源到高效的开关电源，电源的种类和大小千差万别。它们都要面对复杂、动态的工作环境。设备负载和需求可能在瞬间发生很大变化。即使是“日用的”开关电源，也要能够承受远远超过其平均工作电平的瞬间峰值。设计电源或系统中要使用电源的工程师需要了解在静态条件以及最差条件下电源的工作情况。过去，要描述电源的行为特征，就意味着要使用数字万用表测量静态电流和电压，并用计算器或PC进行艰苦的计算。今天，大多数工程师转而将示波器作为他们的首选电源测量平台。现代示波器可以配备集成的电源测量和分析软件，简化了设置，并使得动态测量更为容易。用户可以定制关键参数、自动计算，并能在数秒钟内看到结果，而不只是原始数据。 电源设计问题及其测量需求 理想情况下，每部电源都应该像为它设计的数学模型那样地工作。但在现实世界中，元器件是有缺陷的，负载会变化，供电电源可能失真，环境变化会改变性能。而且，不断变化的性能和成本要求也使电源设计更加复杂。考虑这些问题： 电源在额定功率之外能维持多少瓦的功率？能持续多长时间？电源散发多少热量？过热时会怎样？它需要多少冷却气流？负载电流大幅增加时会怎样？设备能保持额定输出电压吗？电源如何应对输出端的完全短路？电源的输入电压变化时会怎样？ 设计人员需要研制占用空间更少、降低热量、缩减制造成本、满足更严格的EMI/EMC标准的电源。只有一套严格的测量体系才能让工程师达到这些目标。 示波器和电源测量 对那些习惯于用示波器进行高带宽测量的人来说，电源测量可能很简单，因为其频率相对较低。实际上，电源测量中也有很多高速电路设计师从来不必面对的挑战。 整个开关设备的电压可能很高，而且是“浮动的”，也就是说，不接地。信号的脉冲宽度、周期、频率和占空比都会变化。必须如实捕获并分析波形，发现波形的异常。这对示波器的要求是苛刻的。多种探头——同时需要单端探头、差分探头以及电流探头。仪器必须有较大的存储器，以提供长时间低频采集结果的记录空间。并且可能要求在一次采集中捕获幅度相差很大的不同信号。 开关电源基础 大多数现代系统中主流的直流电源体系结构是开关电源(SMPS)，它因为能够有效地应对变化负载而众所周知。典型SMPS的电能信号路径包括无源器件、有源器件和磁性元件。SMPS尽可能少地使用损耗性元器件(如电阻和线性晶体管)，而主要使用(理想情况下)无损耗的元器件：开关晶体管、电容和磁性元件。 SMPS设备还有一个控制部分，其中包括脉宽调制调节器脉频调制调节器以及反馈环路1等组成部分。控制部分可能有自己的电源。图1是简化的SMPS示意图，图中显示了电能转换部分，包括有源器件、无源器件以及磁性元件。 SMPS技术使用了金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)与绝缘栅双极晶体管(IGBT)等功率半导体开关器件。这些器件开关时间短，能承受不稳定的电压尖峰。同样重要的是，它们不论在开通还是断开状态，消耗的能量都极少，效率高而发热低。开关器件在很大程度上决定了SMPS的总体性能。对开关器件的主要测量包括：开关损耗、平均功率损耗、安全工作区及其他。