可以看出,在60MHz以上的频率,幅度已经产生了超过3dB的过冲,而到达100M左右时,过冲到最大幅度。所以如果采用地夹,测量超过60MHz的信号就会产生比较大的失真。正确的方式应该是采用接地弹簧。接地弹簧具有非常小的电感,可以大大提升探头的带宽。
图 12 接地弹簧示意图
四、测量位置选择
对于高频信号而言,PCB走线已经不能简单当做短路线来处理,而是需要考虑到线路上的传播延时、信号反射等方面的影响。传统低速信号之所以可以不考虑PCB走线的影响,是因为其波长较长,PCB走线的长度可以忽略不计,从而当成集中元件来处理。但是高频信号的波长较短,PCB走线的长度已经不可能再被忽略,信号也必须从波的角度去考虑。下图为同一信号在源端和终端测量到的波形:
图 13 不同位置测量差别图
之所以会这样,是因为电信号在PCB上是向波一样进行传输。其传播速度一般是光速的一半。所以会造成信号在PCB上传播会发生延时,且会根据特性阻抗的变化而产生反射。上图中信号的终端设备并没有进行端接,所以当信号来到终端时会产生一个反射的波,反射回源端,再经过PCB上的延时,反射波和发射信号发生叠加,从而产生源端位置的波形。同理,不只是源端,在整个传输线上,发射信号与反射信号都会发生叠加,差别在于彼此的相位差不同,叠加波形也不同。
可以看出测量点位置的选择,会导致测量结果的巨大差异。所以测量高速信号时,测量位置离终端设备越近越好,这样才能真实的测量出终端设备接受到的信号是怎样的波形。
本文中指出了一些测量高速信号的一些注意事项,归纳如下:
1.选择示波器和探头带宽时至少要选择被测量方波信号的5次谐波频率以上的带宽。
2.测量高速信号时,需要选择×10或者更高输入阻抗的探头。
3.接地方式的选择,应该尽可能的降低接地回路电感,如使用接地弹簧。这样才能真正发挥测量系统的带宽。
4.测量高速信号时,测量位置离终端设备越近越好,这样才能真实的测量出终端设备接受到的是怎么样的信号。
以上就是本文的主要内容。ZDS4054 Plus示波器具有500MHz带宽,可以真实测量100MHz的方波信号,配合探头可以实现9pF的输入电容,大大降低测量负载效应,可以很好的测量大多数高速信号。