胡為東系列文章之四--使用力科示波器測量信號相位變
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在信號完整性測試中我們經(jīng)常會遇到對兩個或者多個信號之間的偏移或者相位差的測量。如某個單板上多個電源信號之間的時序關系；DDR等內(nèi)存測試中數(shù)據(jù)信號和時鐘信號的建立時間和保持時間等時序關系等等。
圖1基本D觸發(fā)器的鎖存數(shù)據(jù)示意圖
在一些射頻應用中，也經(jīng)常需要測試多個信號之間的相位差，如圖1所示，為了驗證一個被測件DUT的特性，采用射頻信號源通過定向耦合器分成兩路，一路射頻信號施加到DUT上，經(jīng)過示波器后連接到示波器（圖中是以力科的最高實時帶寬為45GHZ的實時示波器為例）的一個通道，另外一路射頻信號直接進入到示波器中作為參考源，然后使用示波器觀察經(jīng)過DUT之前的信號和經(jīng)過DUT后的信號之間的相互關系，如相位關系、時序偏差等。力科示波器中的標準測量參數(shù)中包含了相位差（phase）測量和時序偏移（skew）測量，且提供了靈活的設置，比如說邊沿測量位置、是在上升沿測量還是下降沿測量、輸出結(jié)果類型（絕對值、百分比、度數(shù)、弧度等），如下圖2和圖3所示。
圖2力科示波器中集成的相位差Phase測量和時序偏移Skew測量參數(shù)
圖3力科示波器中相位差Phase的設置項
在很多情況下，往往需要統(tǒng)計長時間的參數(shù)變化情況，此時可以將力科的參數(shù)追蹤（Trend）以及自動保存功能（Auto save）結(jié)合起來使用，比如說我們要測量兩個信號之間的相位或者時序偏移關系，且需要長時間的統(tǒng)計其效果，這時候我們可以先用力科示波器中的相位測量（phase）參數(shù)實現(xiàn)對相位差的測量，然后用Trend函數(shù)功能實現(xiàn)對相位測量參數(shù)的追蹤，然后再選中自動保存Trend函數(shù)的功能，這時候示波器就會連續(xù)的保存參數(shù)的變化，并保存為很多個文件至示波器的硬盤上，最后測試人員可以再通過軟件的方法將這些文件組合到一起（去除重合的數(shù)值，因為自動保存的多個文件的內(nèi)容一般有一部分是重合的，需要將重合的部分去掉）形成一個新的長時間的參數(shù)變化曲線。
圖4力科示波器中的自動保存功能、Trend函數(shù)追蹤功能
、Trend函數(shù)曲線的保存結(jié)果。
二、利用示波器中的抖動及時序功能分析相位調(diào)制信號
在信號調(diào)制中，通常載波的一般表達式為
，其中A是載波的振幅，
是角頻率，
是信號的瞬時相位，
為瞬時相位偏移，所謂相位調(diào)制，是指載波振幅A和角頻率保持不變，而瞬時相位偏移隨著調(diào)制信號（比如說為m（t））成比例變化的調(diào)制。如下圖5所示為一簡單的瞬時相位偏移隨著時間變化的波形，最上面的波形為瞬時相位偏移為3
/2，且固定不變時的波形隨著時間的變化情況，中間的波形為瞬時相位偏移為/2，且固定不變時的波形隨著時間的變化情況，可見當瞬時相位偏移固定不變，整個波形的相位隨著時間以每秒的速度均勻變化，瞬時相位不會出現(xiàn)突變的情況，而最下面的波形為當瞬時相位偏移每隔一個周期就在3/2和/2之間變化一次的波形，從波形中可見，在載波信號周期的整數(shù)倍時刻，信號相位出現(xiàn)了突變。如果瞬時相位偏移隨著時間呈現(xiàn)類似上述但是可能更為復雜的變化，即為相位調(diào)制。
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