使用示波器查找并消除电路设计中的窜扰
一文教你如何使用示波器测量EMI干扰
一文教你如何使用示波器测量EMI干扰
引言
手机，蓝牙耳机，卫星广播，AM/FM广播，无线因特网，雷达，以及其它不计其数的潜在电磁干扰源发射出的电磁波混杂在真实世界中，为了确保汽车内的电子元器件仍旧稳健和有效，它们需要在一个受控环境中进行EMI干扰测试。
辐射抗扰室是一个完全密封的传导空间，是一个理想的EMI测试环境，因为它能够完全控制空间中产生的电磁场的频率，方向，波长。
而且因为电磁场无法进入密闭的空间，在抗扰室测试的汽车部件在测试过程中能够接收精确且高度可控的电磁波。
同时，电磁波也无法离开干扰室，用于测试的测量仪器以及在抗扰室外操控的工程师能够免于受到干扰室内产生的强电磁波的伤害。
现代汽车包含成百上千个电子电路以实现安全、娱乐以及舒适相关的各种各样的功能。
这些汽车电子部件，也被称为电子控制单元（ECU），必须满足严格的EMI干扰标准。
电磁干扰室配置
在电磁干扰室内部，典型的器件级抗干扰测试设置包括被测的电子控制单元（ECU），电线束，以及包含实际或者等效电子负载的仿真器，还有一系列外设以代表汽车电子控制单元（ECU）的接口；发送和接收天线用于产生高场强的电磁波；还有模式调谐器被放置于干扰室来改变空间的几何尺寸，以创造测试中需要的电磁场效果。
汽车电子控制单元（ECU）在预设模式下运行并暴露在电磁干扰场中。
在暴露于干扰源的过程中，通过监控汽车电子控制单元（ECU）的响应来。
使用混合域示波器查找无线嵌入式系统中的噪声来源
使用混合域示波器查找无线嵌入式系统中的噪声来源在把无线电芯片或模块集成到典型的嵌入式系统中时，设计人员必须面临的一项常见任务是追踪和消除噪声和杂散信号。
潜在的噪声来源包括：开关电源、来自系统其它部分的数字噪声、以及外部噪声来源。
在考虑噪声时，还应考虑无线电产生的任何可能的干扰，这是避免干扰其它无线电及满足法规要求的一项重要考虑因素。
查找噪声来源一直不是一件轻松的事情。
但是，新增的无线技术进一步提高了嵌入式系统的复杂程度，设计人员在跟踪噪声来源方面面临着更大的障碍。
我们必须面对这个现实，即无线技术无处不在。
据估算，目前使用的无线设备已经超过10亿台，30%的嵌入式设计现在包括无线功能，而且这一数字每天都在持续增长。
在嵌入式系统中增加无线功能时，在集成中一般会遇到许多问题。
对电池供电系统，一般使用开关稳压器，以最低的成本实现最高的实用效率。
电源输出功率也经常是一个问题。
这要求使用高开关频率，使输出滤波的规格和要求达到最小。
这些电源在输出电压上通常有纹波，其可能会显示在RF发射机输出上，特别是在负荷下或在电池电量不足时。
为避免这种情况，可能需要额外的电源滤波，以避免无线电信号不想要的损伤，尽管这会导致不希望的成本或功率。
无线电芯片或模块的硬件电路和软件配置可能会影响发送的信号质量。
如果设置和过滤不当，无线电可能会给其它无线电系统带来干扰，或不能满足相应的法规标准。
某些无线电系统需要信道滤波器、RF表面声波和其它成本相对较高的滤波器，以满足信道外和带外辐射的法规要求。
作为嵌入式设计人员首选的工具，示波器是单纯为进行时域测量而优化的。
MSO (混合信号示波器)可以同时测量模拟信号和数字信号，但使用示波器很难在RF 载波上有效测量RF信号。
另外很难把时域和频域中的事件充分关联起来，而这对查找系统级问题至关重要。
尽管频谱分析仪可以在频域中进行测量，但对大多数嵌入式设计人员来说，频谱分析仪并不是首选的工具。
使用频谱分析仪在系统其余地方进行时间相关测量几乎是不可能的。
用示波器测试高频信号时,如何消除高频点火信号对低频信号的干扰
高频点火信号对低频信号的干扰现象描述现有一台电机点火设备，用一个低频信号源给该电机供电，供电电压幅度为5V左右，频率为50Hz。
用一台PicoScope 5444B示波器同时测试低频信号源输出的电压波形和高压点火电压。
测试时，发现了一个奇怪的现象：单独测试低频信号源电压时，能够正确测试到低频电压波形，如图1所示（低频信号源输出是正弦电压信号，但是由于高频点火设备强电磁干扰的影响，导致波形上叠加了很多点火毛刺）。
单独测试高压点火信号时，也是可以测试出正确波形的，如图2所示。
但是同时测试低频电压信号和高频点火信号时，发现信号发生器上显示输出电压为0V，无法给电机提供供电电压，同时示波器也无法测试出任何电压波形，如图3所示。
图1 单独测试低频信号源电压时的波形图2 单独测试高频点火电压信号波形图3 同时测试高压电弧和低频信号输出的波形原因分析PicScope5444B示波器各个通道间是共地的。
高频点火信号和低频信号接入示波器后，低频信号发生器无电压输出的主要原因是由于接地问题引起的。
高压点火设备和低频信号发生器的设备的接地电阻不同，产生接地回路，从而致使低频信号的输出电压受到影响。
主要解决办法是采用浮地测量。
有几种具体的解决方法：1、采用通道隔离示波器2、2采用差分探头3、A-B伪差分，以牺牲通道为代价。
4、隔离器5、浮地“传统示波器”。
现场测试时，我们想到一个类似于“浮地”测量的解决方法。
将信号发生器信号线和信号地反接，这样点火地和信号地不连接在一起，起到“浮地的作用”。
此时可以同时测试高频点火信号和低频信号发生器的信号，如图4所示。
图4 同时测试高频点火信号和低频信号发生器的信号此文档由广州虹科Eva完成于2014年6月26日。
示波器探头接地与通道串扰分析
示波器探头接地与通道串扰分析工程师在使用示波器测量开关电源输出信号时，经常会发现两个测量通道信号之间互相干扰（串扰）。
其实改变一下测量方式，就可以解决这个困惑，具体该如何操作呢？1、概述工程师在使用示波器测量开关电源输出信号时，经常会发现两个测量通道之间互相干扰（串扰）。
该情况通常与通道隔离度、测试方法等因素有关，通过一个小实验就可以对比分析。
测试原理：通道1测量小信号（100mv/div），通道2测量大信号（5V/div），观察信号互相影响的情况。
首先使用标准信号源来验证通道隔离度的影响因素；然后使用不同的测量方法来验证串扰的影响因素。
2、通道隔离度测试如图1示波器两通道输入的信号直接从信号发生器输出，可以发现通道2信号对通道1无任何影响，通道隔离度好。
当然通道隔离度的指标有着更严谨测试方法，这里就不做细致分析。
图1 CH1、CH2测量信号发生器输出，接地良好3、测量方式带来的影响测量方式主要和探头的使用有关，特别和探头地线的接法有关。
测量过程如下，同时记录该测试模式的串扰情况：1.通道1探头地使用鳄鱼夹接地，通道2关闭（证明通道1信号原状，见图2）2.通道1和2探头地使用鳄鱼夹接同个地（串扰非常严重，见图3）；3.通道1和2探头地使用鳄鱼夹分别接地（串扰严重，见图4）；4.通道1地使用弹簧地接地，通道2地使用鳄鱼夹接地（串扰很小，图5）；5.通道1和2探头地使用弹簧地分别接地（串扰最小，见图6）。
注：通道1信号幅度虽然非常小，但通过FFT分析还是可以定位出600K频点的干扰。
图2 CH1使用夹子测量电源输出，CH2悬空图3 CH1使用夹子测量电源输出，CH2使用夹子测量电感，单点接地图4 CH1使用夹子测量电源输出，CH2使用夹子测量电感，各自接地图5 CH1使用接地弹簧测量电源输出，CH2使用夹子测量电感，各自接地图6 CH1使用接地弹簧测量电源输出，CH2使用接地弹簧测量电感，各自接地4、小结1.测量探头及地线连接良好时，示波器的通道间干扰很小；2.干扰来自测试探头处接地寄生参数的影响，如引线电感；3.同时测量两个信号时，为了避免接地回路的互相干扰，要分开接地；4.测量敏感信号时要使用接地弹簧，必要时使用接口端子。
示波器抑制噪声实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解示波器抑制噪声的基本原理和方法；2. 掌握使用示波器进行噪声抑制实验的操作步骤；3. 通过实验，提高对电路噪声抑制技术的理解和应用能力。
二、实验原理1. 噪声的来源：电路中的噪声主要来源于电源、元件、环境等因素。
示波器抑制噪声的原理是通过滤波、放大、触发等手段，将噪声从信号中分离出来，从而提高信号质量。
2. 示波器抑制噪声的方法：（1）滤波：通过设置示波器的滤波器，对信号进行低通、高通、带通、带阻等滤波处理，滤除噪声；（2）放大：通过调整示波器的放大倍数，提高信号幅度，降低噪声对信号的影响；（3）触发：通过设置示波器的触发方式，使信号稳定显示，便于观察和分析；（4）其他方法：如调整示波器的显示方式、测量方法等，降低噪声对实验结果的影响。
三、实验仪器与设备1. 示波器：泰克MSO2000系列；2. 函数信号发生器：Tektronix AFG3000系列；3. 信号线、连接线等；4. 待测电路：电路板、元件等。
四、实验步骤1. 准备实验电路，连接好示波器和函数信号发生器；2. 打开示波器，设置合适的触发方式，使信号稳定显示；3. 调整函数信号发生器，输出一个含有噪声的正弦波信号；4. 观察示波器显示的信号波形，记录噪声情况；5. 调整示波器的滤波器，观察信号波形的变化，分析滤波效果；6. 调整示波器的放大倍数，观察信号波形的变化，分析放大效果；7. 尝试其他抑制噪声的方法，如调整显示方式、测量方法等，观察效果；8. 对比实验结果，总结抑制噪声的方法和效果。
五、实验结果与分析1. 通过调整滤波器，可以明显降低噪声的影响，提高信号质量；2. 通过调整放大倍数，可以使信号幅度增加，降低噪声对信号的影响；3. 通过调整触发方式，可以使信号稳定显示，便于观察和分析；4. 通过调整显示方式、测量方法等，也可以在一定程度上降低噪声的影响。
六、实验总结1. 本实验通过示波器抑制噪声实验，掌握了示波器抑制噪声的基本原理和方法；2. 通过实验，提高了对电路噪声抑制技术的理解和应用能力；3. 在实际电路设计中，可以运用所学知识，提高电路的抗干扰能力，提高信号质量。
示波器使用中的典型故障以及处理方法
示波器使用中的典型故障以及处理方法示波器是一种常见的测试仪器，主要用于观察电信号的波形、幅度、频率等参数。
但是在使用示波器的过程中，也会遇到一些问题，下面将介绍一些典型的示波器故障及其解决方法。
1. 信号不稳定当示波器读取信号时，信号的稳定性是非常重要的。
如果信号不稳定，可能会出现波形抖动、信号失真等问题。
一些可能导致信号不稳定的原因包括：•接触不良：如果示波器的探头接触不良，会导致信号不稳定。
解决方法是检查探头的接触情况并重新连接。
•脉冲干扰：脉冲干扰是由于电磁干扰（EMI）或RFI（射频干扰）引起的。
如果示波器没有良好的屏蔽，将很容易受到这些干扰的影响。
解决方法包括使用屏蔽探头或更好地屏蔽示波器本身。
•电源变化：示波器的电源稳定性是关键因素，如果示波器的电源使用不稳定或低质量的电源，它可能会导致信号不稳定。
•探头质量不良：如果示波器的探头质量不佳，可能会导致信号不稳定。
解决方法是更换探头为质量好的探头。
2. 信号失真信号失真是一个普遍的问题，尤其是在高频率的应用程序中。
以下是可能导致信号失真的原因：•探头未校准：探头为示波器提供信号，如果探头的校准不正确，可能导致信号失真。
为了解决这个问题，可以使用示波器的内部功能进行探头校准。
•信号通道受损：示波器的信号通路可能会损坏或磨损，这可能会导致信号失真。
这种情况最好将示波器送回厂家进行维修。
•示波器本身的故障：这是一种极不常见的情况，但是如果示波器本身出现故障，也可能导致信号失真。
解决方法是：进行维护保养或尝试进行软件更新。
3. 噪声问题噪声问题可能会破坏信号的质量，有几种可能造成噪声的原因：•电源质量差：如果示波器的电源质量差，会导致噪声的出现。
使用高质量的电源可以帮助解决这个问题。
•环境干扰：电磁干扰或射频干扰都可能会导致噪声的出现。
一个简单的解决方法是更改示波器的位置或与其他电气设备的距离，使其尽量远离射频干扰源。
•探头质量：探头的质量也会影响噪声的出现。
如何解决电路中的信号串扰问题
如何解决电路中的信号串扰问题信号串扰问题是电路设计和应用中常见的一个难题，它会导致信号失真、降低系统性能甚至引起系统崩溃。
为了解决信号串扰问题，我们需要从以下几个方面入手：第一，合理布置电路板和线路。
在电路设计中，将不同频率、功率的电路分隔开，避免彼此之间的干扰。
可以采用地线隔离、电路板分层、差动传输等方法，减小信号相互影响。
第二，使用屏蔽器件和屏蔽技术。
对敏感信号线路、高频线路采用屏蔽措施，如使用屏蔽电缆、屏蔽接头、金属屏蔽罩等，有效地减少外界信号对电路的干扰。
同时，在设计电路板时，合理设置屏蔽层和屏蔽孔，确保信号的完整传输。
第三，增加终端或节点的过滤电路。
通过在信号源和接收器之间增加适当的滤波电路，可以滤除高频噪声、共模噪声和串扰信号，提高系统的抗干扰能力。
第四，选用合适的元件和材料。
电路中使用的元件和材料的质量和特性会直接影响信号传输的质量。
选用低噪声、低串扰的元件，以及具有良好屏蔽性能的材料，能够有效地减少信号串扰问题。
第五，合理地引入电源和地线。
电路的电源和地线的设计同样重要，要避免共模噪声的产生和传播。
可以采用分离式电源、多层星形接地等方法，降低电源和地线对信号的影响。
第六，进行精确的电磁兼容性（EMC）测试。
在电路设计完成后，进行EMC测试是非常必要的，可以通过测试了解电路在实际应用中的抗干扰性能。
根据测试结果，对电路进行进一步优化和改进，以提高电路的抗干扰能力和可靠性。
综上所述，在解决电路中的信号串扰问题时，我们需要从电路布局、屏蔽技术、滤波电路、元件选择、电源和地线设计以及EMC测试等方面综合考虑。
只有在各个环节都采取有效的措施，才能最大程度地减少信号串扰问题，保证电路的正常运行和稳定性。
数字示波器在减少波形噪声方面的优势
数字示波器在减少波形噪声方面的优势摘要：噪声在硬件电路中无处不在，会对电路性能以及波形的测量造成不同程度的影响。
对信号分析而言，噪声信号影响甚至淹没了实际信号，导致在示波器上无法准确观察和测量，因此，去伪存真，剔除掉噪声信号，准确地显示真实有用信号波形变得非常关键。
噪声在硬件电路中无处不在，会对电路性能以及波形的测量造成不同程度的影响。
对信号分析而言，噪声信号影响甚至淹没了实际信号，导致在示波器上无法准确观察和测量，因此，去伪存真，剔除掉噪声信号，准确地显示真实有用信号波形变得非常关键。
下图是我们在测量某个正弦小信号时，实际信号夹杂着很多噪声干扰，造成波形不能有效触发，无法准确观察和测量：减少波形噪声普通的数字示波器减少波形中的噪声的方式有很多，主要使用的有以下三种：1、带宽限制：大多数示波器都有限制示波器带宽的电路。
限制带宽后，将使高于限制频率的信号从硬件上进行衰减，因此使用带宽限制是降低示波器的波形噪声的最简单的方法之一。
但是需要注意的是，带宽限制一般只标配20MHz这一个选项，而很多噪声可能会低于20MHz。
另外，由于模拟滤波器是由元器件组成，在通带平坦度、阻带衰减和过渡带的幅频特性都会比较差。
对于本文的正弦小信号，打开带宽限制，滤波效果并没有很大的改善，因为很多噪声是低于20MHz。
2、平均捕获模式：这种方法是改变示波器的采样模式，在该模式下，示波器对多次采样的波形进行平均处理，处理后再进行显示，这样可以减少输入信号上的随机噪声并提高垂直分辨率。
平均次数的值可以设置，平均次数越高，噪声越小，但波形显示对波形变化的响应也越慢。
需要注意的是，平均捕获功能，针对的是周期性重复和能正常触发的信号，它是对所有通道的捕获模式进行修改。
因此，对于非周期性、不能稳定触发的信号，不适合使用平均模式。
对于本文的正弦小信号，选择平均模式，平均次数设为512次，滤波效果不明显，如下图所示：3、高分辨率捕获模式：这种方法也是改变示波器的采样模式，示波器使用最高的采样率进行采样，对采样到的一帧数据，将多个采样点平均处理成一个采样点，相当于一种简单的低通滤波，从而达到减少噪声的效果。
用示波器检测ECU的EMI干扰
在做电磁兼容(EMC)测试时，通常想到的是用频谱分析仪做的辐射测试。
但示波器也可以用来做电磁兼容测试。
在电磁兼容测试中没有充分利用示波器的一个应用是实时功能性性能评估，包括待测设备(DUT)在受到干扰时做的偏差检测。
示波器可以帮助你记录电磁干扰如何影响你产品的工作。
我们经常使用示波器，但需要与测试室内的待测设备做到电气上的隔离。
术语“偏差”指的是一个待测设备对干扰的响应，此时可能有一个或多个功能超过允许的容差。
这些功能和容差被定义在针对特定设备单独开发的电磁兼容测试计划文档中，并且在测试开始之前得到了所有相关方的一致认可。
汽车行业中的标准做法是通过元件级的测试来判断一个器件对静态放电(ESD)、电源和I/O线上的瞬态变化、传导射频和辐射的电磁场等干扰的抵抗能力。
这些测试都是在完整的车辆抗干扰测试之前做的。
抗干扰方面的接受标准，比如待测器件必须容忍的射频场强度，在OEM厂商的工程规范中都有定义，而测试过程一般都要符合国际标准。
对大多数元件级抗干扰测试来说常见的测试装置由一些线束和一个负载模拟器组成，其中的负载模拟器包含真实的和/或电气上等效的代表待测器件与车辆接口的负载。
待测器件需要调整到测试计划中定义的一种或多种工作模式，并暴露在干扰底下。
在受到干扰的条件下，监视待测器件的功能，得到超过允许容差时的响应性能。
对射频抗干扰测试来说，偏差检测要求首先确定器件的抗干扰阈值，方法是先大幅降低干扰幅度，然后缓慢地增加干扰幅度，直到偏差发生。
如果待测器件有一条CAN通信总线，那么涉及其功能状态的一些信息可以通过这条总线进行传送。
遗憾的是，其它被监视的功能细节没法通过这种总线传送。
例子包括传感器的模拟信号或驱动致动器的脉宽调制(PWM)输出信号。
我们必须用合适的仪器来测试这些功能。
射频抗干扰测试一般在有屏蔽的房间内做，为的是避免实验室人员暴露在有危险的电磁场环境中，同时避免敏感设备发生故障。
ISO 11452-4中描述的传导性射频抗干扰测试使用钳位型电流注入探针将射频电流导入待测设备的线束，这种射频电流的频率从1MHz至400MHz，电平从几十到数百毫安不等。
如何使用示波器测试EMI辐射干扰
如何使用示波器测试EMI辐射干扰示波器是一种广泛用于测量电压、电流、频率和幅度等信号的仪器。
在测试电磁干扰(EMI)辐射时，示波器可以帮助检测和分析电子设备的辐射噪声和干扰源。
以下是使用示波器测试EMI辐射干扰的基本步骤：1.准备工作：-确保示波器和被测试设备处于工作状态，并且连接稳定可靠。
-将示波器连接到被测试设备的输出、输入或电源线附近，以便捕捉到辐射源。
-首先应该做地线拉开点的滤波处理，为了保证测量准确性，应该使用专用的测量线缆，尽量减少接口杂散电流引入。
2.设置示波器：-确保示波器的触发模式和电压范围正确设置，以适应被测信号的特性。
-选择合适的时间基准，以确保能够看到辐射源的快速变化。
-开启并校准示波器，以确保其测量结果准确可靠。
3.进行基准测量：-在没进行测试前，可以测量背景噪声电平，并记录作为基准测量。
-这个测量可以用来检测被测设备的辐射水平，以及是否超过预期的标准。
4.进行测试测量：-打开被测设备，并观察示波器屏幕上的波形。
测量期间应特别关注异常抖动、幅度变化或其他异常现象。
-观察并记录示波器显示的辐射信号特征，如频率、振幅和波形形状等。
-注意不同频段的干扰噪声，可以逐步缩小频段范围，有助于确定干扰源的位置。
5.分析和识别干扰源：-使用示波器的频谱分析功能，可以将测量结果转换成频谱图形。
-进一步分析频谱图，以识别干扰源的频率峰值和信号形式。
-根据峰值频率和波形形状，可以推测干扰源的类型和工作原理。
6.采取措施减少干扰：-如果发现辐射干扰超过预期或标准值，可以采取一些措施进行干扰抑制。
-添加滤波器、隔离器或抑制器，以减小干扰源的辐射功率。
-优化信号布线，降低回路耦合和辐射。
总结：使用示波器测试EMI辐射干扰需要：-确保示波器和被测试设备连接稳定，并使用专用线缆减少接口杂散电流引入。
-正确设置示波器的触发模式、电压范围和时间基准。
-进行基准测量以及测试测量，并观察示波器显示的辐射信号特征。
减小测量电源纹波时的示波器空间噪声 示波器技术指标
减小测量电源纹波时的示波器空间噪声示波器技术指标空间噪声对示波器探头的影响是存在的。
信任大多数同行，都会有阅历，在测量电路的电源纹波时，我们常常在示波器中测量到空间噪声。
当我们将示波器探头与地线（鳄鱼夹）短路“鳄鱼夹咬合探头”，尝试将探头靠近电路板，我们可以从示波器上探测到空间噪声。
我们一般倾向认为，这是由于探头的鳄鱼夹地线，构成了一根“天线”，接收来自空间辐射的原因。
特别是，假如板上存在DC/DC电路，我们将咬合探头越靠近DC/DC芯片，我们将能够得到一个特别清楚的波形，无疑的，这是DC/DC的空间噪声，在我们测试的电路板上，这个纹波甚至可以达到60mVpp（当“天线”特别靠近DC/DC时）。
因此，假如我们使用示波器上的地线（鳄鱼夹线），在电源纹波测量，特别是存在DC/DC电路板的测量时，无可避开，我们将受到紧要由于DC/DC电路造成的空间噪声的影响。
无论我们测量电路板上的那个触点，甚至是GND点，我们将清楚看到这个纹波的存在。
在我们的测试板上，这个纹波大小一般为15～20mVpp。
特别要注意的是，纹波波形与DC/DC的噪声是基本相同的。
解决方式一个简单常用的技巧就是，测量的过程，不要使用如此长的鳄鱼夹地线，将它遗忘掉。
在探头间隔2mm不到的地金属环上，用焊锡缠绕数圈，焊锡丝长度尽量短，另一头焊在电路板上，距离测量点较近的GND即可。
使用这个简单的方式，我们将来自DC/DC的空间噪声降到5mVpp。
应注意，“尽量短”的焊锡长度是紧要的，哪怕长度多出5mm，在我们的测试中，都能够显著将DC/DC波形的空间噪声的影响提升数倍。
示波器探头的安装和使用方法探头的安装方法是很有讲究的，假如安装错误很简单导致示波器检测显现问题。
那么示波器探头的安装方法是什么呢？今日我就来为大家介绍一下实在的安装方法吧，希望可以帮忙大家更加了解示波器的应用。
首先是带宽，这个通常会在探头上写明，多少MHz。
假如探头的带宽不够,示波器的带宽再高也是无用，瓶颈效应。
数字示波器使用方法总结
用 500M 无源探头，示波器输入 电阻选 1M 时，测到的正常信号 波形
用 500M 无源探头，示波器输入 电阻选 50Ω时，测同一信号的 波形，发生了错误。
说明
TEK 示波器的输入电阻有两档，1MΩ和 50Ω。当接有源探头时（如
P6245） ，示波器的输入电阻会自动转换到 50Ω，从而进行正确测量。当再换 上无源探头时， 需要手工把示波器的输入电阻设置回到 1MΩ，否则屏幕上会 显示错误波形或无波形显示，无法进行正确测量。操作步骤是：VERTICAL MENU →Coupling（main）→1MΩ(side)。 结论十五 示例： 有源探头未插好时，虽显示有波形，但波形幅度错误
探头地线悬空时，示波器显示 信号上叠加有较大的交流干 扰，并且波形抖动很厉害。
探头接电路 GND，波形无交 流干扰，波形也很稳定。
说明 探头地线悬空时，示波器的地和电路板的地通过各自的安全地线和大 地连在一起，测量时也能看到波形，但引入地线噪声较大，实测时看到波形不稳 定，晃动很厉害。
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示波器使用经验
一． 安全问题
结论一 示波器电源线要用三相插头良好接地（即接实验室的地线） 说明 为了避免电冲击对示波器造成损伤，输出及输入端进行电气连接前要 保证示波器良好接地。 结论二 探头地线只能接电路板上的地线，不可以搭接在电路板的正、负电源端 说明 交流供电系统或经整流后直流供电的系统的地一般都是接大地的。探头的地也是
利用示波器观察交流电路中的振动
利用示波器观察交流电路中的振动交流电路中的振动现象是电路中电流和电压周期性变化的结果。
为了观察和研究交流电路中的振动，工程师常常使用示波器这一仪器。
示波器可以实时显示电压或电流的变化情况，具有灵敏度高、频率响应广、测量精度高等特点。
一. 示波器的基本原理示波器是一种能够显示电压随时间变化的仪器，它利用示波管和电路技术实现了对电压信号的显示。
示波器的基本原理是利用电压信号作用于偏转系统，使电子束在屏幕上形成一定的图形。
二. 示波器的使用方法1. 连接电路：将交流电路正确地连接到示波器上，确保电路工作正常并且输出信号稳定。
2. 调节示波器：通过调节示波器的水平、垂直和触发等参数，使得电压波形清晰可见。
3. 观察电压波形：打开示波器，观察电压信号的波形变化。
可以调节时间轴和电压轴的刻度，以便更详细地观察波形。
三. 示例实验：观察LC谐振电路中的振动在交流电路中，LC谐振电路是一种常见的振荡电路。
下面通过一个示例实验来观察LC谐振电路中的振动。
实验器材：- 示波器- 板上电容- 板上电感- 信号发生器- 连接线实验步骤：1. 将板上电容和板上电感正确地连接为LC谐振电路。
2. 将信号发生器与LC谐振电路连接，调节信号发生器的频率和振幅。
3. 打开示波器，将示波器的探头连接到LC谐振电路的输出端。
4. 设置示波器的参数，包括水平和垂直的刻度。
实验结果：在示波器上可以观察到LC谐振电路中电压随时间变化的波形。
当频率与谐振频率相同时，示波器显示的波形将会达到最大值。
此时，电路中的振动将会达到最大幅度。
四. 分析与讨论通过观察示波器上的波形，我们可以了解到交流电路中的振动现象。
对于LC谐振电路来说，当频率与谐振频率相同时，电路中的能量将得到最大转移，振动幅度最大。
而当频率偏离谐振频率时，能量转移减小，振动幅度随之减小。
利用示波器观察交流电路中的振动，使得我们可以深入了解和研究电路中的振动现象。
通过合理调节示波器的参数，我们能够清楚地观察到波形变化，从而更好地理解交流电路的特性和行为。
示波器的串扰分析和信号干扰排查方法
示波器的串扰分析和信号干扰排查方法示波器是一种常用的电子测量设备，用于观测和分析电子系统中的信号波形。
然而，在实际应用中，示波器的准确性和稳定性可能会受到串扰和信号干扰的影响。
因此，了解和掌握示波器的串扰分析方法以及信号干扰排查方法对于保证测量结果的准确性至关重要。
本文将介绍示波器的串扰分析和信号干扰排查方法。
一、示波器的串扰分析方法示波器的串扰是指在信号传输和测量过程中，不同信号之间的相互干扰导致波形失真或误差的现象。
为了准确测量目标信号，首先需要分析并排除示波器的串扰。
1. 基本检查首先，确保示波器的工作环境符合要求，如电磁干扰较小的地方工作，避免与其他干扰源靠近等。
同时，检查示波器的接地是否良好，接触是否牢固，接线是否正确，使用合适的电缆连接。
2. 输入信号检测通过对输入信号进行检测，可以判断是否存在串扰。
可以使用一个干净的信号源输入示波器，观察输出波形是否出现明显的失真或干扰。
当输入信号幅度较大时，如果示波器输出的波形不符合预期，可能存在串扰现象。
3. 接地和屏蔽为了减少示波器的串扰，可以采取接地和屏蔽措施。
首先，确保示波器和被测电路的共地接线良好，减少接地回路的阻抗。
其次，使用屏蔽电缆将示波器与被测电路连接，以减少外部干扰对信号的影响。
4. 信号分析和滤波使用示波器的内置信号分析功能，如频谱分析、傅里叶变换等，可以对波形进行进一步的分析，识别可能存在的串扰信号成分。
根据分析结果，可以针对性地采取滤波等措施，消除或减小串扰对信号的影响。
二、信号干扰排查方法除了示波器本身的串扰外，外部环境中的信号干扰也会影响示波器的测量结果。
为了排查信号干扰，可以采取以下方法：1. 干扰源定位对示波器测量过程中出现的异常波形进行定位，判断是否为外部干扰引起。
可以逐渐减小被测电路的范围，并逐个排查周围可能存在的干扰源，如附近的电子设备、高频电源等。
通过逐步排除，可以确定干扰源的位置。
2. 信号隔离当确定信号干扰源后，可以采取信号隔离的方法来排除干扰。
示波器噪声的信号处理技术研究
示波器噪声的信号处理技术研究第一章：引言示波器噪声是指在示波器工作过程中产生的噪声，影响示波信号的准确性和可靠性。
噪声信号对于示波器的精度和性能有着非常大的影响。
因此，信号处理技术对于示波器噪声的控制和提高示波器精度具有重要意义。
本文将以此为研究重点，探究示波器噪声的信号处理技术。
第二章：示波器噪声的成因示波器噪声的成因可以分为两类。
一类是内部噪声，即示波器本身噪声；另一类是外部噪声，即来自环境和外部设备的噪声。
内部噪声的原因主要来自示波器电路、元器件、散热器等。
而外部噪声的原因主要来自电磁干扰和电源电压不稳定等，这些都会对示波信号的准确性造成影响。
第三章：示波器噪声的处理方法1. 前置放大器在示波器前面加一个低噪声放大器可以在信号源和示波器之间形成一个低噪声的缓冲层，从而降低外部噪声的影响。
2. 信号滤波示波器在采集信号时可以添加高通和低通滤波器，去除高频或低频噪声。
但是滤波器会导致信号失真，因此应根据具体情况选择合适的滤波器。
3. 数字信号处理数字化示波器采用数字信号处理技术可以提高示波器的抗干扰能力，在测量中可以采用数字滤波，同时降低测量误差。
4. 快速信号平均采用快速信号平均可以有效降低示波器噪声。
快速信号平均利用数字信号处理算法将多组数据平均处理，从而降低示波器噪声的影响。
快速信号平均示波器噪声的处理技术已经成熟，并得到广泛应用。
第四章：应用案例实验室在测试过程中遇到了示波器噪声的问题，通过采用快速信号平均，成功将示波器噪声降低了20dB。
在实验数据中，示波器噪声明显减少，信号稳定性得到了显著提高。
这说明快速信号平均是一个非常有效的示波器噪声处理技术，可以大大提高示波器的精度和可靠性，为实验研究提供了可靠的数据支持。
第五章：结论本文主要探讨了示波器噪声的信号处理技术。
示波器噪声的成因包括内部噪声和外部噪声，可以通过前置放大器、信号滤波、数字信号处理和快速信号平均等处理方法来降低其噪声的影响。
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待测信号1
InfiniiSim 示波器软件工具
+
待测信号2
S-parameter
待测信号3
模拟遭受信号2和3入侵后 的信号1的眼图张开情况
S-parameter
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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串扰分析应用软件
1. 同时分析多达4路信号（入侵者或受害者） 2. 不需要串扰模型或仿真文件 3. 通过探测不同的信号查找并识别入侵者 4. 量化受害者所遭受的串扰大小
5. 自动分析近端串扰（NEXT）和远端串扰 （FEXT）
6. 支持电源串扰分析 7. 可在示波器上显示没有受到串扰影响的受 害者信号波形，并支持： • 使用SDA、EZJIT Complete, InfiniiSim、 Equalization 和 Mask test等示波器通用 分析工具与方法进行更进一步的指标分 析与测试 • 另存为波形文件
高电平 Victim
Vcc 入侵者
低电平 Victim
高电平比特（橙色）较原始电平（红色）上移， 低电平比特不受影响
Vcc 的噪声传递至逻辑高电平的比特上，但不影响共地的低电平比特
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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电源受害者
• 电源也可能是受害者，此时串行数据成为入侵者。典型的例子就是同步开关噪声 （SSN）导致地弹效应的出现（高电压轨也可能“反弹”，称为“Vcc下跌”） • SSN 是由器件（如芯片）地和系统（电路板）地之间的寄生电感引起的。当一 个 串行数据链路出现状态切换时，电流通过这些寄生电感引起压降。同时切换状态 的数据链路越多，压降越大
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串扰分析设置
1. 探测多达4个信号（入侵者或受害者），不需要 串扰模型或仿真文件
2. 设置受害者信号
4. 应用软件给出每个入侵者信号施加在受害者信 号上的串扰大小，并给出未被串扰影响的受害 者波形，用于进一步分析
3. 设置入侵者信号并配置入侵者类型
寄生电感引起地弹效应的示意图
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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电源受害者
时钟边沿引起电源受串扰的示例
时钟入侵者
黄色迹线示出的电源信号 上所具有的大幅度振铃， 是与时钟边沿相关的
电源受害者 未被入侵的电源
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
• 随着数据速率越来越快，以及多个数据通路之间的间距越来越小，串扰导致的影响越来越 严重。例如： • 100G 标准 （4 路并行的25 Gb/s链路） • 多达 100 路 SerDes 的 ASIC • 传输线串扰由电路元件间的电磁干扰引起
• 主要由多路信号间的容性或感性耦合导致 • 两种主流类型：
使用示波器 查找并消除电路设计中的串扰
助您做出正确的重要 设计决策，寻回被串 扰侵占的设计裕量！
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目录
• 串扰及其类型
• 串扰表征与调试的挑战
• Keysight 串扰分析测试解决方案 • 测试设置 • 串扰分析结果 • 串扰网络模型 • 总结
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
• 然而，在串扰上这些工具的功能仅限于仿真，不能查找真实系统中的串扰源，也不 能分析被测信号在消除串扰后能恢复出多大的指标裕量
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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电源，非线性串扰
• 对于串行数据链路，由于它的网络模型是线性，因此可以使用VNA来表征串扰 • 然而，电源噪声对串行数据抖动和幅度失真的影响是非线性的，难以用VNA来表 征串扰的传递情况
高频噪声
串形数据受害者
非线性串扰 传递
电源噪声
低频纹波
TIE
电源噪声与串行数据定时误差之间的传递特 性是非线性，难以得出两者之间的相关性
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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不可探测的入侵者信号
• 并不是所以可能的入侵者都是可被探测的。串扰有可能发生在器件的封装内，但 能探测到的仅仅是器件的串行数据输出。 • 是否有办法去表征或调试这种场景？
• 哪个信号耦合到您的受害者信号上？
• 串扰量化
• 每个入侵者信号向受害者信号添加了多少错误？
• 串扰移除分析
• 没有串扰时，受害者信号是什么样子的？
• 没有串扰时，受害者信号可以恢复多少指标裕量？
• 受害者信号在存在串扰的情况下不满足测试规范要求，如果没有串扰时又是 否能够满足要求？
为您的产品设计重要决策提供参考依据： • 在设计中，是否值得减少串扰影响？ • 从哪里加以改进？
器件封装内的时钟 信号耦合到串行数 据上，形成串扰
利用FFT分析残余波形，找出串扰源
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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目录
• 串扰及其类型
• 串扰表征与调试的挑战
• Keysight 串扰分析测试解决方案 • 测试设置 • 串扰分析结果 • 串扰网络模型 • 总结
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
串扰分析软件建立串扰网络模型
M = I + ISI + XT + UXT + N 测量波形= 理想波形 + 码间干扰 + (已知串扰) + (未 知串扰 + 噪声)
通过移除测量波形中的理想波形(I)、码间干扰(ISI) 和已知串扰(XT)，得到“未知串扰 + 噪声” （即UXT + N）的波形，也就是残余波形
串扰
与数据码型不相关的幅度干扰
受害者（Victim In）
对眼图的影响
入侵者（Aggressor）
Dv
无串扰
受害者（Victim Out）
Dt = Dv/Slopevictim Dt
有串扰
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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传输线串扰
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目录
• 串扰及其类型
• 串扰表征与调试的挑战
• Keysight 串扰分析测试解决方案 • 测试设置 • 串扰分析结果 • 串扰网络模型 • 总结
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目录
• 串扰及其类型
• 串扰表征与调试的挑战
• Keysight 串扰分析测试解决方案 • 测试设置 • 串扰分析结果 • 串扰网络模型 • 总结
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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• 是否可以去除掉串行信号本身而得到残余信号，再利用FFT或放置标记点等方法 做进一步分析，以缩小入侵者的可能来源范围？
很多串扰问题发生在器件封装内部， 如何在无法探测到入侵者信号的情况 下查找并解决串扰问题？
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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近端串扰（NEXT）
• 入侵者信号的边沿一旦离开发射机，干扰即开始产生，并且一直持续到入侵信号 边沿到达其远端的接收机
• 反向传输的干扰波形一旦产生，即朝着不断远离入侵者边沿的方向移动，因此其 展开的范围更广 • 即使是在远端产生的干扰信号，也需要反向传回近端，因此近端接收到的串扰脉 冲波形的宽度是信号传输时延的2倍。 NEXT 是幅度较小的宽脉冲， 其宽度等于信号在该线路上传输时延(td)的2倍
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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建议的探测方法
• 使用点测式探头前端快速查找并识别入侵者 • 使用焊接或ZIF式探头前端表征串扰
• 串扰分析软件允许在任意位置探测信号 • 为得出最好的结果，推荐如下： • 串行数据串扰
• 爱害者：靠近接收端（接收端实际看到的信号） • 入侵者：靠近怀疑的发送端（入侵者的特征更明显） • 多个受害者和入侵者： 靠近接收端（接收端实际看到的信号）
高频噪声
电源上的低频纹波使串行信号的边沿由 红色的原始轨迹左移为黄色轨迹，这导 致眼图在水平方向上的闭合
低频纹波
包含低频纹波与高频噪声的电源波形
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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电源入侵者 – VDAN
电源噪声引起的串扰
• 电压相关幅度噪声 (VDAN) 通过电源轨（Vcc，Ground, etc）叠加噪声至逻辑高电 平和逻辑低电平 • 与传输线串扰不同，VDAN是非线性的，其对不同逻辑电平所产生影响通常是不 同的
• 电源入侵者
• 受害者：靠近接收端（接收端实际看到的信号） • 入侵者：怀疑为入侵者的电源网络的任何位置
• 电源受害者
• 受害者：观察到串扰失真的电源网络的任何位置（如封装 Vcc 或地） • 入侵者：靠近怀疑的发送端（入侵者的特征更明显）
使用示波器 查找并消除 电路设计中的串扰
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• 串扰及其类型
• 串扰表征与调试的挑战
• Keysight 串扰分析测试解决方案 • 测试设置 • 串扰分析结果 • 串扰网络模型 • 总结
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Keysight助您轻松应对串扰分析的挑战
• 串扰查找
NEXT使得受害者的眼图看上去变得更加模糊
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远端串扰（FEXT）
• 前向传输串扰和入侵者信号的传输方向相同，干扰能量会随着脉冲向远端的传 播 不断累加，所以幅度会变大 • 更快的上升时间会产生更多的串扰 • FEXT通常是幅度较高但宽度较窄的，类似于锥形的脉冲，其宽度等于入侵者信 号边沿的上升时间 FEXT 通常表现为一个幅 度较高但宽度较窄的类似 于锥形的脉冲，其宽度等 于入侵者信号的上升时间 (tr)