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泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证

发布日期:2025-11-19     作者: 安泰测试     浏览数:   

西安某大学某电子学院,客户打算进行高精度的ADC研发和测试。这次我们的技术工程师带上了高性能的任意波形发生器AT-7174产生了300ps窄脉冲,使用泰克MSO64B  10GHz带宽示波器捕获脉冲信号,测试结果获得了客户的一致好评。 

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图1)

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图2)

 以下为详细测试过程:

一、设备设置和环境要求

测试环境控制:将测试环境温度稳定在23±1℃、湿度45%-60%,避免电磁干扰(如远离大功率设备,使用屏蔽线缆连接AWG、ADC与示波器);对ADC测试板进行预热30分钟,确保其工作状态稳定,减少温度漂移对测试结果的影响。

测试参数预设:在AT-7174中预设窄脉冲核心参数,“波形编辑器操作”,通过仪器自带的波形编辑工具定义脉冲参数:脉宽300ps、幅度2V(匹配ADC输入量程)、重复频率1MHz(避免ADC采样混叠);在MSO64B 中设置触发模式为“外部边沿触发”,触发源关联AWG的Marker通道(Marker同步功能),确保示波器与AWG输出脉冲精准同步。

二、300ps窄脉冲生成

窄脉冲波形构建:“AWG波形生成逻辑”,采用“自定义波形+序列器(Sequencer)”组合方式:先通过AT-7174的波形编辑器绘制300ps窄脉冲时域波形(上升沿/下降沿控制在50ps以内,匹配示波器带宽),将该波形保存为“Narrow_Pulse_300ps”;再启用序列器功能,设置该波形的重复次数(如1000次),减少AWG内存占用(序列器可通过“重复调用波形片段”优化内存,避免高采样率下内存不足)。

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图3)

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图4)

信号输出与同步验证:开启AT-7174的“输出同步校准”功能,确保窄脉冲的输出时延偏差≤10ps;通过示波器的“预捕获模式”监测AWG输出端信号,确认脉冲实际脉宽为300±5ps、幅度波动≤0.05V,满足ADC测试对输入信号的纯度要求。

干扰抑制处理: “AWG信号完整性保障”,为AT-7174的输出端添加50Ω匹配负载,减少信号反射;关闭AWG的非必要功能(如多余通道输出),降低内部噪声对窄脉冲的干扰,确保输出信号的信噪比(SNR)≥60dB。

三、脉冲信号捕获与时序分析

示波器参数配置:按 “泰克示波器高带宽测试配置”,设置MSO64B 的通道1(接AWG输出)带宽为10GHz、采样率25 GS/s,通道2(接ADC输入)参数与通道1一致;触发阈值设置为1V(脉冲幅度的50%),触发延迟调整为100ps,确保捕获脉冲的完整时域波形(包含上升沿、平顶、下降沿)。

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图5)

关键参数测量:

脉冲时域参数:通过示波器的“自动测量功能”,连续测量1000个脉冲的脉宽、上升沿时间(10%-90%)、幅度,结果显示脉宽均值300.2ps、标准差0.8ps,上升沿时间42ps,符合预设要求;

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图6)

时序稳定性分析:采用 “TIE(时间间隔误差)测量”,以AWG的Marker信号为参考时钟,计算脉冲序列的TIE值,生成TIE直方图,显示分布近似高斯型,随机抖动(RJ-σ)为3.2ps,确定性抖动(DJ)为8.5ps,时序稳定性满足ADC高精度采样需求。

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图7)

信号完整性验证:通过示波器的“频谱分析功能”,查看窄脉冲的频域特性,确认其主瓣带宽≤3.5GHz(符合10GHz示波器捕获能力),无明显杂散分量(杂散抑制比≥55dB),排除信号失真对ADC测试的干扰。

 

泰克MSO64B示波器信号源脉冲性能验证(图8)

四、ADC关联测试:输入-输出性能联动验证

测试链路搭建:将AT-7174输出的300ps窄脉冲通过屏蔽线缆输入待测试ADC的模拟输入端,ADC的时钟端接入高精度时钟源(与示波器同步),ADC的数字输出端通过逻辑分析仪连接至计算机(用于采集ADC输出数据);同时用 MOS84B的通道2监测ADC输入端信号,通道3监测ADC时钟信号,实现“输入信号-时钟-输出数据”的三端同步监测。

ADC核心性能测试:

静态性能测试:通过AWG调整窄脉冲的幅度(0.1V-2V步进),采集ADC的输出码值,计算非线性误差(INL)、微分非线性误差(DNL),结果显示I    NL≤±1.2LSB,DNL≤±0.8LSB,符合12位ADC设计指标;

动态性能测试:保持窄脉冲幅度2V、重复频率1MHz,采集ADC输出数据,通过Matlab计算信噪比(SNR)、无杂散动态范围(SFDR)、有效位数(ENOB),结果显示SNR≥65dB,SFDR≥78dB,ENOB≥10.5位,动态性能达标;

时序响应测试:基于示波器的TIE测量数据,分析ADC时钟与输入脉冲的同步偏差,调整时钟延迟后,ADC的采样误码率降至≤1e-12,确保时序匹配性。

异常排查与优化:测试中发现ADC在脉冲上升沿处存在微小码值波动,通过示波器捕获ADC输入信号的上升沿抖动,定位为AWG输出线缆的轻微串扰,更换屏蔽性能更优的线缆后,波动消除。

五、测试结果验证与报告生成

结果交叉验证:对比AWG预设参数(300ps脉宽、2V幅度)与示波器实测值(300.2ps脉宽、1.98V幅度),偏差≤1%;对比ADC测试数据与设计指标,所有关键参数(INL、DNL、SNR、ENOB)均满足要求,且重复性测试(3次)结果偏差≤0.5%,确保测试结果可靠。

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