快速簡便驗證示波器耦合設(shè)置的影響-云帆興燁
目前示波器提供三種耦合設(shè)置:1M歐姆(DC&AC),50歐姆(DC),GND,下面我們使用這種驗證測量系統(tǒng)帶寬的新方法,來分析示波器耦合設(shè)置對帶寬的影響。
當示波器輸入耦合設(shè)置為50歐姆時,將使用示波器標稱的最高帶寬并端接線纜的示波器端以防止反射。當我們需要使用示波器的最高帶寬時,應(yīng)該使用50歐姆耦合設(shè)置。
當示波器耦合設(shè)置為1M歐姆輸入時,無論是DC還是AC耦合,帶寬都會下降到大約1.2GHz,這是由于設(shè)置1M歐姆輸入時,示波器放大器的不同設(shè)置,該響應(yīng)如圖所示。
示波器輸入耦合的最后一個設(shè)置是將示波器放大器輸入接地,這會將示波器放大器的輸入連接到內(nèi)部地,但不會將連接到示波器前端BNC連接器的DUT短路。
重要的是要注意,在100MHz以上,沒有短路這樣的事情,這個內(nèi)部短路的行為類似于靠近輸入引腳的小電感,輸入引腳和放大器輸入之間的近場電場和磁場耦合不為零,如上面的測量所示,放大器輸入和BNC輸入之間在700 MHz到1.2 GHz幾乎為-3 dB耦合,這就是示波器放大器輸入接地的狀況。
當輸入設(shè)置為1M歐姆,系統(tǒng)帶寬從8 GHz降低到大約1.2 GHz,并且滾將速度非???。
我們?nèi)绾卧跓o源探測系統(tǒng)中獲得6 dB的增益?
值得注意的是,在1MHz至約200MHz的低頻率下,使用同軸電纜和示波器的1M歐姆輸入阻抗,測量系統(tǒng)響應(yīng)會顯示出6dB的增益,測量到信號幅度的2倍。
每個電壓源內(nèi)部都有一些戴維南電壓幅度和戴維南源電阻,對于NoisecomNC1100噪聲源,源電阻為50歐姆。當我們使用示波器50歐姆輸入阻抗測量電壓時,等于創(chuàng)建了一個具有50歐姆源電阻的分壓器。這意味著示波器測量的電壓不是信號源的內(nèi)部戴維南電壓,而是該電壓的一半。這是我們測量的歸一化信號:發(fā)射到50歐姆負載的電壓。
當我們將示波器的輸入阻抗設(shè)置為1M歐姆時,從信號源發(fā)射到電纜的電壓沒有改變,只是該信號到達1M歐姆的電阻時,其近100%反射并返回信號源,此反射最終由信號源的戴維南電阻終止。
在示波器內(nèi),我們測量到兩個波形,即入射波和反射波,這導(dǎo)致測量到的電壓是DUT電壓的2倍。
此特性直接衡量示波器如何與線纜探頭測量系統(tǒng)的相互作用,它不能用VNA測量,必須由示波器本身測量。
考慮到示波器1M歐姆輸入阻抗設(shè)置時測量帶寬下降,我們?nèi)绾卧O(shè)計既具有高帶寬的測量,同時在DC上的具有高阻抗?
高阻抗和高帶寬
同時獲得兩種條件的最佳方法是使用有源探頭,圖5顯示了測量到的電源完整性探頭RP4030傳遞函數(shù),額定帶寬為4 GHz,與測量到的傳遞函數(shù)非常匹配。
電源完整性探頭的輸入阻抗在低頻時為50k歐姆,但在100kHz以上下降到50歐姆,需要關(guān)注這時的反射。