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示波器在实际应用中的案例

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标签: 示波器

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像,便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束,打在涂有荧光物质的屏面上,就可产生细小的光点(这是传统的模拟示波器的工作原理)。在被测信号的作用下,电子束就好像一支笔的笔尖,可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线,还可以用它测试各种不同的电量,如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等

MDO 跳频测试方案,MDO EMI 诊断方案 ,MDO 在 EMI 测试中的应用……

文档内容节选

第一章 MDO 三大优势 汽车电子混合信号的测试方案 MDO4000C 频谱仪的新选择 应用文章 httpwww1tekcomzhscoperevolution 1 应用文章 MDO 跳频测试方案 应用产业:政府 应用行业:跳频电台模块研发设计调测现场 测试 应用技术:射频嵌入式 SPI频率瞬态分析PLL cid2304cid1cid1cid1346cid1cid1cid1cid1cid833cid1640cid833cid5867cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid2477cid5215cid7050cid4396cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid5942cid1cid1cid1cid1cid1cid3515cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1cid1836cid......

第一章 MDO 三大优势 汽车电子混合信号的测试方案 MDO4000C - 频谱仪的新选择 应用文章 http://www1.tek.com/zh/scoperevolution/ 1 应用文章 MDO 跳频测试方案 应用产业:政府 应用行业:跳频电台、模块研发、设计、调测、现场 测试 应用技术:射频、嵌入式 (SPI)、频率瞬态分析、PLL (cid:2304)(cid:1)(cid:1)(cid:1346)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:833)(cid:1640)(cid:833)(cid:5867)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:2477)(cid:5215)(cid:7050)(cid:4396)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:5942)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:3515)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1836)(cid:1)(cid:3596) (cid:18) (cid:19) (cid:18)(cid:17) (cid:4584)(cid:3593)(cid:1640) (cid:7072)(cid:4107)(cid:5429)(cid:1674) (cid:6286)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:2973) (cid:2097)(cid:7072)(cid:7072)(cid:6120) (cid:1132)(cid:3170)(cid:833) (cid:7072)(cid:4107)(cid:5429)(cid:1674) (cid:3802)(cid:3593)(cid:1640)(cid:2268)(cid:2069) (cid:1199)(cid:2455)(cid:5429)(cid:1674) (cid:7072)(cid:4107)(cid:4018)(cid:2477) (cid:6076)(cid:1156)(cid:1771) (cid:1132)(cid:3170)(cid:833) (cid:7072)(cid:4107)(cid:5429)(cid:1674) (cid:3025)(cid:6862)(cid:6862)(cid:6950)(cid:1132)(cid:6386) (cid:1848)(cid:774)(cid:5890)(cid:3646)(cid:7072)(cid:4107)(cid:22)(cid:17)(cid:46)(cid:41)(cid:91) (cid:1317)(cid:6286)(cid:1) (cid:1339)(cid:1010)(cid:2011) (cid:18)(cid:95)(cid:22)(cid:17)(cid:17)(cid:46)(cid:41)(cid:91) (cid:18)(cid:17)(cid:17)(cid:41)(cid:91)(cid:95)(cid:22)(cid:17)(cid:76)(cid:41)(cid:91) (cid:18)(cid:17)(cid:17)(cid:69)(cid:35) (cid:313)(cid:100)(cid:18)(cid:69)(cid:35) (cid:19)(cid:17)(cid:17)(cid:46)(cid:41)(cid:91) (cid:29)(cid:19)(cid:17)(cid:17)(cid:81)(cid:84) 测试需求: 按照国军标 GJB3434-98 进行验收 跳频稳定时间 锁相建立时间 SPI 总线命令与 VCO 输出电压之间的对应关系 传统测试手段: 国军标规定示波器、频谱仪、调制域分析仪为基本 测试仪器 调制域分析仪测试频率稳定时间 示波器显示 VCO 输出波形测试锁相建立时间 频谱仪测试输出射频信号杂散 某些客户购买了 RSA 客户痛点: 多台仪表成本高,占地大,国军标为 98 年版本,测 试仪器已经有飞跃性发展 无法测试射频信号与控制信号时间关系 无法测试射频信号瞬态特性 无法得到跳频图案 RSA 带宽窄,价格高 2 http://www1.tek.com/zh/scoperevolution/ 泰克测试方案及优势: 方案:MDO4014-3 特点: a) 五合一 b) 跨域分析测试 SPI 与 VCO 及射频信号时序对应 关系 c) 既可以通过 VCO 波形,也可以通过射频信号频 率解调功能测试锁相时间 d) 可直接测试跳频稳定时间 e) 可测试跳频图案 MDO 跳频图案测试 MDO 跨域分析测试 SPI 命令与控制信号及射频信号的对应关 系 MDO EMI 诊断方案 ( 一 ) 应用文章 应用产业:任何与电信号相关产业 应用行业:任何电子设备、电路板设计 应用技术:频谱分析、时域分析、跨域分析 EMI 诊断: 在电子设备设计、调试阶段,随时进行 EMI 诊断是保 证电子设备通过 EMC 认证行之有效且费用最低的手 段。如果最终产品 EMC 认证不合格,设计者需要重新 进行 EMI 诊断,找出 EMI 问题的根源,但此时可用的 整改手段已经不多,进行重新设计,费用将倍增。由 此可见 EMI 诊断是日常工作中经常进行的,而 EMI 预 认证以及认证测试只有在电子产品定型阶段才进行。 有关 EMI 诊断预 EMI 预认证或认证的区别见下表。 EMI 诊断 EMI 预认证 / 认证 目的 查找 EMI 问题的根源,消除 确保最终产品符合 EMC 标准 或降低 EMI 问题的影响 对象 对屏蔽引起的 EMI 问题需 进行整机测试,对其它 EMI 问题进行电路板级测试 最终产品整机测试 测试 电路板级测试用近场探头, 最终产品放置于屏蔽的 EMC 工具 整机测试用天线接收辐射 实验室中的可旋转测试台上, 干扰,或人工电源网络 用天线接收辐射干扰,或人 (LISN) 接收传导干扰信号, 工电源网络 (LISN) 接收传导 用中低档频谱仪进行测试 干扰信号,用 EMI 测试接收 ( 通常在 6GHz 频段以下 )。 机 ( 或高端频谱仪 ) 进行测试。 测试过程中一般用峰值检 波。通常示波器经常被用 来追踪 EMI 问题的根源 (1GHz 示波器带宽足够 )。 测试过程中必须用 EMI 标准 的准峰值 (QP) 检波。 测试 用近场探头手动逐区域诊 方法 断,或用示波器探头逐端 子测试以追踪 EMI 根源, 解决一个问题后,需要再 次进行诊断,如此往复, 直至没有 EMI 问题 EMI 测试系统软件自动完成 测试并给出测试报告 峰值检波与准峰值检波: EMI 认证机构通常按照 EMI 标准的准峰值检波进行测 试,而 EMI 诊断中往往用峰值检波,两者不匹配, EMI 诊断是否还有意义?由于 EMI 诊断的目的是为了 找出 EMI 的根源,并不需要绝对精确的测试,而是需 要相对的重复性好的测试。准峰值检波用来检测信号 包络加权后的峰值 ( 准峰值 ),它根据时长和重复率对 信号加权。准峰值检波的平均过程需耗费时间,测试 时间长,不利于日常诊断。由于准峰值检波测试幅度 结果永远小于或等于峰值检波的测试结果,因此在进 行 EMI 诊断时,用峰值检波可以快速发现 EMI 问题。 客户痛点: 1. 从电路板设计开始就应该考虑 EMI 问题,但受资金 限制,EMI 诊断设备往往不能配备到位。 2. 电子产品设计定型后去进行 EMC 认证测试,认证 机构给出不合格报告,仅指出辐射还是传导 EMI 不 合格,虽然给出干扰频点,但并不指出电子设备中 http://www1.tek.com/zh/scoperevolution/ 3 EMI 定义: 电 磁 兼 容 (EMC) 包 括 电 磁 干 扰 (EMI) 和 电 磁 抗 扰 度 (EMS) 两部分。简而言之,EMI 是电子设备对外部电 磁环境的干扰,EMS 是电子设备抵抗外部电磁环境干 扰的能力。无论是 EMI 还是 EMS,都包括辐射和传导 两部分。EMC 认证是任何电子设备必须遵从的,EMI 是 EMC 中的重要部分。 EMI 测试: EMI 测试包括如下几类: 1. EMC 认证机构在 EMC 实验室进行认证测试 2. 企业质检部门利用 EMI 接收机或高指标频谱仪进行 EMI 预认证测试 3. 产品研发、调测部门利用频谱仪进行 EMI 诊断 4. 产品研发调测部门利用示波器测试电源纹波、时钟 抖动等特性,因为它们是产生 EMI 的因素之一。 案例一 利用 MDO 诊断风扇 EMI 超标问题 时间:2012 年 11 月 21 日 地点:上海浦西某实验室 待测试设备:某型号风扇 测试仪器:泰克 MDO4104-3 + 近场探头 面临的问题: 产品研发成功后,需通过 EMI 标准测试。之前已经将 产品送出去测试了 3 次,每次测试的花费都在 1 万人 民币,却始终没有通过。检测机构给出的报告也只告 知了超差的频点,没有给出超差的原因。 实测过程: 在 MDO 上连接好近场探头后,用 MDO 频谱仪功能测 试电机的射频辐射,发现在 50KHz 至 40M 频率范围 内辐射很大,特别是在 20MHz 和 40MHz 附近。 经过和客户的沟通后,了解到该型号产品使用的是 PWN 调制,调制频率为 20KHz,通过改变占空比来改 变转速。了解到该情况后,使用了 MDO 的时域频域联 调功能,测试结果图如下 应用文章 MDO EMI 诊断方案 EMI 不合格的具体位置或原因,需自行进行 EMI 诊 断,耗费时间与资金。 3. 某些设备受环境制约无法进行屏蔽,需找出 EMI 根 源从设计上解决。频谱仪是发现 EMI 问题的基本测 试仪器,但某些情况下难以追踪 EMI 的根源。 4. 某些 EMI 问题可以通过屏蔽方式解决,虽然可以通 过 EMC 认证,但 EMI 影响该设备自身性能,必须 从根源上解决,或找出问题所在加以回避。在此种 情况下,频谱仪存在与 3 同样的问题。 5. 随着数据速率的加快,周期性突发的 EMI 问题日益 增多,必须通过对 EMI 周期的分析找出问题的真正 根源,这需要调制域分析。 6. 传导类 EMI 可以用示波器追踪,同时需要用频谱仪 测试,需要两种仪器结合运用。 泰克测试方案及优势: 1. 方案:MDO4014-3 + 近场天线 + P6150 + N 转 SMA 2. 特点: a) 五合一,完备的示波器功能既可以满足日常电路 调测需求,还可以追踪 EMI 问题的根源;频谱仪 功能可以随时诊断 EMI 问题。 b) 具有特色的跨域分析功能,便于分析 EMI 的真正 根源 c) 频谱高灵敏度、分析带宽宽,适用于 EMI 诊断测试 d) 可测试射频幅度随时间的变化,便于分析周期性 EMI 问题产生的根源 e) P6150 探头 ( 选配 ) 可直接将电路板电源或地线 连接到 MDO 频谱仪射频输入端,测试电源纹波 或地线不合理引起的 EMI 问题 P6150 探头 N 转 SMA 近场探头 4 http://www1.tek.com/zh/scoperevolution/ MDO EMI 诊断方案 通过 MDO 的时域频域联调功能,做幅值随时间变化的 曲线,可以发现辐射功率基本上以 3ms 为一个大周期。 在每一个周期内,射频辐射功率逐渐增大,在周期结 束时到达最大值。通过这一测试结果,我们可以确认 该风扇 EMI 问题和 PWN 调制相关。因为在 3ms 周期 内辐射功率的变化基本和 PWM 波的占空比变化成正 比。 案例总结: 本案例除了应用了 MDO 的频谱分析功能外,还应用了 MDO 射频信号幅度随时间变化的功能,这是一种调制 域分析。利用该功能,MDO 可以将 EMI 频谱以及 EMI 信号的幅度随时间的变化关联在一起,对查找类似本 案例中这种周期性变化的 EMI 问题的根源很有帮助。 案例二 利用 MDO 诊断无线 POS 机 EMI 问题 时间:2013 年 3 月 17 日 地点:深圳某公司 待测试设备:某正在研发阶段无线 POS 机 测试仪器:泰克 MDO4104-6 + 近场探头 面临的问题: 该无线 POS 机已经在该公司初步研发成型,由于该产 品要利用中国移动 900M GSM 网络传输刷卡信息, 除了 EMC 认证标准外,还要对移动通信性能指标进 行测试。经过几次测试,发现该产品 GSM900M 接收 灵敏度仅为 -70dBm,远未达到 -90dBm 的指标。该 公司有频谱仪,用该仪器已经发现这款无线 POS 机在 900MHz 频带内存在非常严重的 EMI 问题。为此,该 公司设计人员对电路板无线部分设计几经改动,但对 EMI 的降低效果并不明显。 实测过程: 在 MDO 上连接好近场探头后,用 MDO 频谱仪功能 测试该无线 POS 机电路板的射频辐射,中心频率设 定为 1GHz,跨度为 2GHz,测试结果显示,该电路 板 EMI 问 题 延 续 至 1.8GHz, 在 100MHz 时 EMI 幅 度 达 -60dBm,900MHz~1GHz 达 -70dBm, 这 基 本上验证了该公司用频谱仪测试的结果。由于 EMI 在 900MHz 的 辐 射 强 度 大 -70dBm, 当 中 国 移 动 GSM900MHz 下行信号比 -70dBm 低时,将被 EMI 干 扰所淹没,该 POS 机将无法接收,因此其接收灵敏度 只能达到 -70dBm。 应用文章 上述 EMI 频谱为典型的方波频谱,但典型的方波频谱 中仅包含奇次谐波,而此 EMI 频谱中包含偶次充分。 另外,方波频谱 5 次以上的谐波幅度应该很低,但此 EMI 频谱包含极高次谐波分量。为进一步探寻此 EMI 的根源,我们将 MDO 通道 1 探头连接到该无线 POS 机电路板时钟端子,得到时钟与频谱跨域显示。 通道 1 显示的时钟纹波较大,这可说明该 EMI 频谱中 为什么包含偶次谐波成分,但并不能找到 EMI 频谱扩 展到 900MHz 的根源。为此,我们将 MDO 时基调小, 得到通道 1 时钟信号展开后的波形与 EMI 频谱的对应 图,我们发现该时钟信号的抖动非常严重,这就是造 成该 EMI 频谱扩展到 900MHz 的原因。 http://www1.tek.com/zh/scoperevolution/ 5
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