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标题: 在非50Ω环境中捕获波德图的示波器 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-11 19:28
标题: 在非50Ω环境中捕获波德图的示波器
波德（Bode）图可以展示一个有源或无源网络传递函数 T 的频率和相位，从而简化网络的特性描述。在传统形式中，波德图在X轴以对数格式表示频率数据，而在Y轴上以对数或线性格式表示振幅和相位数据。但是，很多网络分析仪用于连接待测设备的输入端口通常为固定的 50Ω或75Ω低阻抗。为了能够测量 50Ω或 75Ω 以外环境中的有源与无源电路，可以用放大器对分析仪的输入端作缓冲，放大器对待测设备呈高输入阻抗，并以低输出阻抗匹配网络分析仪的输入端。

还有另一种建立或购买定制缓冲放大器的方法，即在模拟示波器中使用近理想的放大器（如 Tektronix 465B），在其背板上提供一个垂直放大器输出。Tektronix 还有一个常见的近亲型号是 Tektronix 2465，它能在其背板上提供一个 Channel 2。本设计实例描述一个已经验证的测量方法，它可以获得有源和无源器件的振幅与相位图。波德图将振幅 |T(jw)| 显示为角频率w=2pf 的函数。
　　多数测量要跨越很宽的频率范围，因此在图形的横坐标（X轴）以对数格式 (log f) 表示频率数据，而在纵坐标（Y轴）上以 20log

(|T(jw)|) 表示振幅数据。这样，两张振幅和相位与频率关系图就能简洁表示一个网络的电特性。使用分析仪的控制功能，选择S21的振幅和S21的相位作普通坐标系中的Y轴显示，而为X轴选择log f显示选项。
　　Tektronix 465B或2465示波器的垂直放大器为100 MHz带宽，1MΩ输入阻抗和50Ω输出阻抗。将示波器的低阻抗输出连接到网络分析仪的 Port 2 输入。用10×探头连接示波器就能将有效输入阻抗提高到10MΩ。除以上提到的以外，其它示波器或独立放大器也可以提供更高的带宽、更高的动态输入电压范围，以及较少的相位误差和群延迟，从而完成更精确的测量。图1为基本的测量配置。配用合适连接器的同轴电缆可以匹配网络分析仪的输入。如果网络分析仪需要对Port 1作直流偏置，则应采用外接电源。
　　为获得最佳结果，按下列方式对系统作校准。

1. 在感兴趣的频率范围内完成网络分析仪两个端口的校准步骤。
2. 设置网络分析仪为双显示，使 S21的振幅显示在屏幕上方，S21相位显示在下方。将频率显示模式从线性改为对数 (log)。
3. 设置示波器为直流耦合，并将其迹线调至屏幕的中央。选择所需的扫速，并将触发模式设为交流，调整触发电平以产生迹线。
4. 将示波器的 Channel 2 输入或探头连接到网络分析仪的 Port 1 输入，并调整分析仪的控制装置，建立一个基准线。
5. 调整垂直放大器的增益和衰减（V/d）控制，直到分析仪显示出随机噪声，这表示最低可检测信号。
6. 将分析仪的每刻度增益设置为 3dB/d，这个值便于确定增益以3dB降低的待测设备频率。
7. 调整网络分析仪的源（输出）功率范围（对毫瓦的dB值）以及示波器每刻度电压的增益与衰减设置，以获得最佳的数据显示。如果待测设备有相当高的增益或损耗，则应调整分析仪的刻度基准控制，将显示的迹线重新定位在屏幕中间。图2显示了一个有源设备的波德图，该设备原无法承受小于10kΩ阻抗的分析仪负载。
　　为尽量减小示波器垂直放大器带来的相位偏移，应选择带宽远远超过工作带宽的放大器。在图2中采用一个100MHz 带宽的垂直放大器可以相当精确地测量一个工作在10MHz的待测设备。采用存储一个基准迹线，并从动态迹线中减除的方式，可以消除测试夹具引入的相位偏移和振幅误差。详情见网络分析仪使用手册。

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