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            測試電纜的影響可以忽略嗎?

            作者: 時(shí)間:2017-01-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
            許多公司愿意投入大量資金采購測試測量儀器和設(shè)備。高速數(shù)字電路或系統(tǒng)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)往往會花費(fèi)一大筆開支用于購買實(shí)時(shí)示波器。就像大多數(shù)儀器一樣,儀器的性能或指標(biāo)越高,比如示波器的帶寬越高,價(jià)格也會越高。而需要高帶寬實(shí)時(shí)示波器的公司通常也愿意支付高價(jià)錢,這是因?yàn)樗麄兤谕@樣的示波器的測量結(jié)果確實(shí)能夠正確反映被測試對象的性能。帶寬不足或精度不夠的示波器,所測出的信號上升時(shí)間是不準(zhǔn)的,或測試可重復(fù)度很差,測出的信號抖動值比真實(shí)情況偏大等,這使得無法或錯(cuò)誤評估設(shè)計(jì)冗余本來就不大的產(chǎn)品,增加成本,推遲項(xiàng)目或設(shè)計(jì)的市場投放時(shí)間。能夠保證測量精度的高帶寬實(shí)時(shí)示波器,會讓購買者覺得物有所值或物超所值。

            本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201701/337866.htm

            但是常被數(shù)字工程師忽視的一個(gè)問題是:示波器僅是整個(gè)測量系統(tǒng)中的一部分或一個(gè)環(huán)節(jié),一個(gè)測量系統(tǒng),除了示波器以外,還有和被測對象相連接的同軸電纜、適配器或探頭,同軸電纜、適配器、探頭的帶寬和測量精度一樣會成為影響整個(gè)系統(tǒng)測量精度的重要因素,只是同軸電纜或適配的性能特性往往被忽視。

            與示波器的價(jià)格相比,電纜的價(jià)格是很低的,甚至是可以忽略不計(jì)的,但對高速測量系統(tǒng),電纜有可能成為影響測量精度的重要因素。電纜帶來的信號損耗不僅影響系統(tǒng)帶寬,頻響平坦度,還直接影響設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)冗余。從整個(gè)電子設(shè)計(jì)行業(yè)的角度來看,目前企業(yè)在測量時(shí),處使用電纜或探頭外,還可能使用其它連接部件,包括開關(guān)(測量多通道)、適配器和夾具。每一個(gè)部件都潛藏常被忽視的問題,包括損耗、頻響曲線不平坦等,這些問題在信號速度較慢的時(shí)候可以被忽略不計(jì),但當(dāng)信號超過GHz后,就會影響關(guān)鍵的電氣性能測試,帶來測試本身的不準(zhǔn)確,浪費(fèi)數(shù)以十萬計(jì)美元的投資。更為嚴(yán)重的是這一點(diǎn)往往被有意無意地忽略。

            S21插入損耗是衡量信號衰減的一項(xiàng)指標(biāo),對一根電纜而言,指的是信號經(jīng)過電纜會產(chǎn)生一定的幅度衰減,而且這種衰減往往是隨著被測對象頻率的變化而變化,因此,插入損耗一般指電纜對信號衰減程度與信號頻率之間的關(guān)系曲線。在傳輸線理論中,S21是傳輸系數(shù),以dB為單位,負(fù)值代表信號在傳輸過程中的損耗。假設(shè)電纜的特征阻抗、源端阻抗、負(fù)載阻抗都是匹配的,比如電纜特征阻抗(Z0)為50Ω,源和負(fù)載都是50Ω,只有在這種情況下,所測得的插入損耗才能代表所用電纜的真實(shí)情況。如果源和負(fù)載不完全匹配,就會產(chǎn)生反射,需要借助除S21之外的其它參數(shù)來建立完整模型。

            針對S21插入損耗,工程師有兩種選擇方案。第一種是購買和使用高質(zhì)量同軸電纜;但即使高質(zhì)量同軸電纜也會因插入損耗而在某個(gè)頻點(diǎn)以上開始損失帶寬,選擇這種方案基本上是源于工程師忽略了電纜損耗,可惜這也是工程師選擇最多的解決方案。第二種方案是對所使用的同軸電纜進(jìn)行實(shí)際測量,得出其頻率響應(yīng)(幅度和相位)曲線,然后用數(shù)字信號處理的方法補(bǔ)償其帶來的誤差,這種方法的優(yōu)點(diǎn)是工程師可以對每條電纜進(jìn)行補(bǔ)償,校正其插入損耗,不過這種方案有兩個(gè)缺點(diǎn),首先是測量和表征電纜需要時(shí)間和經(jīng)驗(yàn),其次是可能出錯(cuò)。

            傳統(tǒng)的示波器探頭或電纜校準(zhǔn)只對直流增益和時(shí)延做校準(zhǔn),基本上是不校正頻響的 。現(xiàn)在很多高端示波器里都提供了S參數(shù)的去嵌入功能,即如果工程師能夠提供使用的電纜或探頭的的S參數(shù),示波器里 可以對其進(jìn)行頻域的補(bǔ)償。但是對于數(shù)字工程師來說,獲得電纜的S參數(shù)是一個(gè)很大的障礙,因?yàn)镾參數(shù)的測量通常需要借助矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,這是很多數(shù)字工程師不太熟悉的。一方面不太容易接觸到,另一方面操作使用中也可能會出錯(cuò)。因此實(shí)際情況下測試電纜的影響被有意或無意地忽略掉,這是很多高速數(shù)字信號測量失真或裕量不夠的一個(gè)來源。



            關(guān)鍵詞: 測試電纜示波

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