安捷伦仪器与仪表产品培训课程

9000A/90000A/X/Q系列示波器使用培训

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Agilent 9000A/90000A/X/Q示波器培训课程内容

数字信号分析基础 示波器技术简介 示波器的工作原理 示波器的操作 示波器的探测技术 实验 备份：示波器高级应用

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第一章:数字信号分析基础

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数字信号的特征实际数字电路中的信号与理想的数字信号存在差异.很多原因会导致真实信号与理想数字信号的差异以及信号完整性问题

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信号完整性的四个主要问题单一网络上的信号质量(Signal Quality)由于信号及其回路阻抗不连续造成反射和信号失真网络间的串扰(Cross Talk)网络间存在容性耦合和感性耦合轨道塌陷噪声(Rail-Collapse Noise)电源与地分布网络中，电源和地路径的电流发生变化时在电源路径与地路径间阻抗上产生压降电磁干扰(EMI)噪声源、辐射传播路径和天线

*来源: Signal Integrity– Simplified作者: Eric Bogatin安捷伦客户培训专用教材©V 1.05

单一网络的信号质量

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串扰

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数字信号的频谱及传输线效应voutDT

VtPulseDT SRC1 Vlow=-1 V Vhigh=1 V Delay=0 nsec Width=1 nsec Period=2 nsec Rout=1 Ohm

R R1 R=10000 Ohm

TRANSIENTTran Tran1 StopTime=102.4 nsec MaxTimeStep=0.1 nsec

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数字信号的带宽

数字信号的能量绝大部分集中在转折频率(Fknee*)以下，这个转折频率也称为数字信号的带宽BWsignal BWsignal=0.5/Tr Tr为10%到90%的上升沿时间 BWsignal=0.5/Tr Tr为10%到90%的上升沿时间*来源："High-Speed Digital Design: A Handbook of Black Magic", Howard Johnson and Martin Graham, Prentice Hall, 1993 (ISBN:0133957241)

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数字信号的哪些参数需要关注？

Overshoot Valid Logic 1 Ringing Pulse Width Valid Logic 0

Data[7-0] 0 1 2 3 4 5 6 7

01

2F

Rise Time

Fall Time

01 21 25 2D安捷伦客户培训专用教材©V 1.0

2F10

第二章:示波器技术简介

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示波器的发展历程示波器(Oscilloscope)是什么

示波器是精确复现信号电压随时间变化的波形的仪器，广泛应用于通用电子电路测试与调试，计算机及通信高速信号测试，航空航天、雷达测量等领域目前在各个行业电子/电气工程师应用最广泛、最有用的工具第一台示波器诞生于1939年，具有5MHz的带宽第一台数字示波器诞生于1980年代，由HP(Agilent)发明

第一台混合信号示波器(MSO)诞生于1990年代初，有HP(Agilent)发明

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示波器的应用简介基本应用

波形观察与基本参数测量 电路诊断与异常情况捕获 XY显示(Lissajous图)信号的高级分析

数学运算(加减、积分微分、FFT、滤波、用户自定义功能等等) 时钟恢复与眼图显测试、抖动分析与测量 串行通信信号的捕捉与解码(I2C、SPI、CAN等) 超宽带信号的调制域分析(UWB、雷达等)标准通信接口的一致性/兼容性测试

USB2.0、PCI-E、GbE、Fibre Channel、SATA、HDMI等……

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安捷伦科技示波器家族

芯片级产品技术创新+客户认可=业务成长全球第一新

技术领先(半导体材料、工艺、芯片)在高端市场高端技术成熟并降低成本后引入到主流市场增加竞争力

DCA-X采样示波器面向应用提供差异化方案扩展到相邻领域或市场 90000 X系列新

90000 Q系列

新

90000系列

U1600 Series

U2700 Series

2000 X-Series

3000 X-Series

4000 X系列

6000系列

7000系列

9000系列

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Agilent Infiniium系列实时示波器

世界最快实时示波器

指标带宽采样率标配存储深度最大存储深度

9000A 600 MHz– 4 GHz 20 GSa/s/ 10 GSa/s 20M/40M 1G

指标带宽采样率标配存储深度最大存储深度

90000A 2.5 GHz– 13 GHz 40 GSa/s/ 20 GSa/s 20M/50M 1G

指标带宽采样率标配存储深度最大存储深度

90000-X 16 GHz– 33 GHz 80 GSa/s/ 40 GSa/s 20M/50M 2G

指标带宽采样率标配存储深度最大存储深度

90000-X 20GHz– 63 GHz 160 GSa/s/ 80 GSa/s 20M/50M 2G

600MH z

1GHz

2.5GHz

4GHz

6GHz

8GHz

12GHz

13GHz

16GHz

20GHz

25GHz

28GHz

33GHz

50GHz

63GHz

15

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第三章:示波器的工作原理

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数字示波器的工作原理

数字示波器的基本结构示波器的带宽采样技术存储深度

显示技术触发

测量和数学运算V 1.017

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数字示波器的基本结构触发时基

衰减器通道n

前置放大器

ADC

存储器

微处理器系统

显示，测量和分析

微处理系统及显示Sin(x)/x内插或线性内插

波形存储器

测量数学运算/FFT

点连接

显示

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示波器的带宽

input

Front End

Flash A/D Sampling

Digital storage

1.模拟带宽: -3dBGain(dB)0dB -3dB

Gain(dB) 20 log带宽

Vout Vin

f

2.数字带宽:

采样速率的 1/4或 1/10V 1.019

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小问题不同带宽的示波器观察50MHz方波结果是什么样子?

60MHz示波器

100MHz示波器350MHz示波器 500MHz示波器安捷伦客户培训专用教材©V 1.020

示波器的带宽

对数字信号测试的影响

频谱

频率

足够的带宽

精确的复现波形

tr被测信号使上升时间变缓使幅度衰减原因衰减器和放大器考虑到探头及附件

频谱

频率

tr观察到失真的波形

带宽不够

足够的带宽才能覆盖体现信号绝大部分能量的谐波！安捷伦客户培训专用教材©V 1.021