示波器在研制、诊断和测试中的应用与质量保障

每一个电子设计工程师的工作场所肯定都会有示波器以及各类适用的探头。毫无疑问，他们不仅会具有熟练使用示波器的技能和经验，而且会具有使用它们对被测单元进行辐射发射测试，并对测试结果进行分析和判断以决定测试是否通过或测试失败的能力。所以，他们可以相当容易地使用示波器来对产品辐射发射的性能做出简单的定性检查和分析。

当然，一个带宽仅高到60MHz的示波器将不会对超过60MHz频率的产品性能作出任何有用和正确的判断。同时，所使用的探头类型和探测技术也必须与示波器和被测产品的性能相适应。比如，为了测量500MHz频率的产品而使用一个带有鳄鱼夹的100mm长导线，并钳夹在附近的外壳上的÷10探头绝对不是一个良好的实践方法。要仔细阅读示波器或探头所附的使用说明书以确切掌握正确而精确的高频测量技术。

你还需要具有理解在示波器（时域）所观察到的波形在一个频谱分析仪测量中所对应的显示（频域，常用于辐射发射的测量）的知识。具有FFT分析功能的示波器会给测量带来很多的便利。但人们一定要熟悉这样的概念：电压与电流的变化速率越高（d_μ/dt和di/dt），辐射发射的胁强就会越大。实际上，在一个波形上的寄生振荡不仅为你提供了大量有关一个电路中的谐振频率的信息。同时也还向你提示了在辐射频谱中你很可能所看到的频率。

一个有用的技巧是对一个数字信号（比如一个时钟信号）从它的源开始到最终负载进行全面跟踪以检查它的波形是如何逐渐变得越来越差的。一个设计良好的，具有低发射的PCB将会在信号的整个线条路径上保持良好的波形完整性。在波形有着明显恶化的场合，它们的振荡（有时称振铃）频率实际上已向你发出了可能出现发射问题的警告。

使用示波器与使用频谱分析仪相比，其中的一个优点是示波器可以使用标准的电压探头和备用通道，并由一个时钟或其他波形所触发。之所以讲这是使用示波器的优点是因为当你观察到一个具有大量噪声的模糊不清的波形时，你可以通过使用不同的时钟或其他信号来对它形成触发来使示波器的显示锁定在你所关心的波形部位上。从而你可以有充足的时间来观察和分析它们，以判断它们是否就是不希望存在的大部分噪声的主要来源。

但通常在使用电压探头技术时会面临两个问题：

1）由探头的信号和地导体所形成的环，会起到一个类似于未屏蔽环状天线的作用，并从它所存在的局部环境中捡拾噪声。(www.xing528.com)

2）大部分示波器都会具有很差的CM抑制能力。

因此，有时很难判断你所测量到的就是你使用的探头所需要探测的信号还是由来自附近电路的感应耦合所引起的噪声。有时甚至还可能是在被测单元（EUT）和示波器外壳之间的所存在的RF CM电位差所引起的。

掌握EUT的CM电压是很重要的一点。但是当它与你试图测量的信号波形混在一起时会使得测量变得相当困难。将一个32mm长的，分成两半的中空圆柱形铁氧体抑制器钳夹在示波器的测量电缆上会使得测量情况获得相当有用的改善。Frank Keane在它的文章：“Measuring the noise perform_- ance of dc/dc converters”in Components in Electronics magazine January，2001中描述了如何处理这两个探头技术问题。他在文章中指出了重要的一点：设备的安全大地在任何情况下都不能移去。

诸如近场探头，电流探头以及天线这类EMC换能器（传感器）与EUT之间都没有金属性的连接。因此，它们也不会像钳夹式示波器电压探头有那么多的问题。但从另一个角度出发，它们也不能像电压探头那样对信号波形进行直接测量。

EUT的CM电压可以使用一个电场探头或者一个连接到外壳或0V上的针状探头对其检测。将一个÷10探头与EUT的外壳或0V相连接（此时要将探头电缆的地导体浮空）也可以检测CM电压。对由此而产生的电源频率“哼声”问题可以通过使用一个高通滤波器加以解决（比如在探头顶部串接一个低值电容就是一种常用的做法）。

将现成的示波器和它所附带的探头用于研制或诊断发射测试显然是花费最低的一种方法。但要求具有大量判读波形的技能和经验才能获得与标准EMC测试相关的定量分析结果。“金产品”测试法是一种试图以较低的花费来解决和降低测试可重复性问题的测试方法。它被推荐用来作为掌握什么样的相关性才是合理的以及如何获得合理的相关性的一种手段或工具。这种所谓的“金产品”方法最先由Tim Williams在1992/1993提出（请参阅本章后面的第1.1.9节）。因此，只要很少的费用（或根本就不需要什么费用）和一些学习过程，再加上要拥有一个“金产品”，任何一个普通电子工程师就可以通过简单地使用一个示波器获得有用的EMC信息。