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[導讀]輻射抗擾度和傳導抗擾度測試的業(yè)界標準要求采用示波器來驗證由靜電放電(ESD)和電磁耦合發(fā)生器產生的脈沖波形和脈沖測量參數,如上升時間、下降時間及脈沖寬度。然而,由于在EMC測試標準中采用的脈沖波形的原因,示波

輻射抗擾度和傳導抗擾度測試的業(yè)界標準要求采用示波器來驗證由靜電放電(ESD)和電磁耦合發(fā)生器產生的脈沖波形和脈沖測量參數,如上升時間、下降時間及脈沖寬度。然而,由于在EMC測試標準中采用的脈沖波形的原因,示波器參數歷來都無法準確測量這些參數。傳統(tǒng)的脈沖測量需要儀器來確定脈沖的穩(wěn)態(tài)高值(頂部)及脈沖的穩(wěn)態(tài)低值(底部)。采用電壓柱狀圖來確定頂部和底部這兩個突出的模式。用來計算脈沖參數(如上升時間、下降時間及脈沖寬度)的閾值水平是根據頂部和底部的值來導出的。例如,上升時間測量中的閾值(定義為信號從10% 躍變到90%的時間)是取決于底部和頂部所定義的0%和100%水平。

  考查圖1中的電氣快速瞬變(EFT)脈沖。此脈沖特性不符合IEEE脈沖參數的定義,這是因為此EFT脈沖沒有高、低穩(wěn)態(tài)值。波形以線性快速升高到一尖峰之后,隨后以指數趨向漸近線衰減,但不是很快到達此漸近線。沒有穩(wěn)態(tài)值時,EFT脈沖會產生不確定的底部和頂部的值。因為要計算上升時間、下降時間及脈沖寬度所用的閾值,就必須確定底部和頂部的值,如果使用傳統(tǒng)的示波器脈沖參數,測量就無效了。

  EMC脈沖測量要求閾值設定為0%和最大值(其中最大值為波形的峰電壓水平),而不是頂部和底部,來滿足測量規(guī)范。在過去幾年間,現代示波器采用閾值設定為峰-峰、0%到最大值以及0%到最小值,以及標準絕對水平或百分比水平,已經開始可以進行EMC脈沖參數測量了。

  圖2中獲取了一個靜態(tài)放電波形。加或不加EMC閾值都測量到了脈沖寬度和上升時間。在參數1(P1)中,閾值設定為0%最大值,脈沖寬度正確測定為2.109納秒。在參數2(P2)中,閾值設定為標準示波器頂部和底部的50%。在這種情況下,測量錯誤的報告為50.348納秒,誤差達2287%。寬度測量受到的影響非常大,頂部和底部的50%閾值實際上根據錯誤的脈沖波形得到寬度測量值。參數3(P3)設定為正確的0%到最大EMC閾值,得到的靜電脈沖上升時間測量值833皮秒是正確的。注意:在參數4(P4)中,標準上升時間錯誤報告為873皮秒。使用標準脈沖參數測量時,可能得到錯誤值。同時要注意,除正確測量圖2中的參數P1和P3之外,采用EFT脈沖的0%最大值閾值,也正確計算出了圖1所示的測量參數P1和P2。

  輻射抗擾度和傳導抗擾度測試的業(yè)界標準要求采用示波器來驗證由靜電放電(ESD)和電磁耦合發(fā)生器產生的脈沖波形和脈沖測量參數,如上升時間、下降時間及脈沖寬度。然而,由于在EMC測試標準中采用的脈沖波形的原因,示波器參數歷來都無法準確測量這些參數。傳統(tǒng)的脈沖測量需要儀器來確定脈沖的穩(wěn)態(tài)高值(頂部)及脈沖的穩(wěn)態(tài)低值(底部)。采用電壓柱狀圖來確定頂部和底部這兩個突出的模式。用來計算脈沖參數(如上升時間、下降時間及脈沖寬度)的閾值水平是根據頂部和底部的值來導出的。例如,上升時間測量中的閾值(定義為信號從10% 躍變到90%的時間)是取決于底部和頂部所定義的0%和100%水平。

  考查圖1中的電氣快速瞬變(EFT)脈沖。此脈沖特性不符合IEEE脈沖參數的定義,這是因為此EFT脈沖沒有高、低穩(wěn)態(tài)值。波形以線性快速升高到一尖峰之后,隨后以指數趨向漸近線衰減,但不是很快到達此漸近線。沒有穩(wěn)態(tài)值時,EFT脈沖會產生不確定的底部和頂部的值。因為要計算上升時間、下降時間及脈沖寬度所用的閾值,就必須確定底部和頂部的值,如果使用傳統(tǒng)的示波器脈沖參數,測量就無效了。

  EMC脈沖測量要求閾值設定為0%和最大值(其中最大值為波形的峰電壓水平),而不是頂部和底部,來滿足測量規(guī)范。在過去幾年間,現代示波器采用閾值設定為峰-峰、0%到最大值以及0%到最小值,以及標準絕對水平或百分比水平,已經開始可以進行EMC脈沖參數測量了。

  圖2中獲取了一個靜態(tài)放電波形。加或不加EMC閾值都測量到了脈沖寬度和上升時間。在參數1(P1)中,閾值設定為0%最大值,脈沖寬度正確測定為2.109納秒。在參數2(P2)中,閾值設定為標準示波器頂部和底部的50%。在這種情況下,測量錯誤的報告為50.348納秒,誤差達2287%。寬度測量受到的影響非常大,頂部和底部的50%閾值實際上根據錯誤的脈沖波形得到寬度測量值。參數3(P3)設定為正確的0%到最大EMC閾值,得到的靜電脈沖上升時間測量值833皮秒是正確的。注意:在參數4(P4)中,標準上升時間錯誤報告為873皮秒。使用標準脈沖參數測量時,可能得到錯誤值。同時要注意,除正確測量圖2中的參數P1和P3之外,采用EFT脈沖的0%最大值閾值,也正確計算出了圖1所示的測量參數P1和P2。

  另外還要注意,因為EMC脈沖下降沿常存在脈沖擾動,采用標準參數時,可能導致測量讀數錯誤。譬如,如果下降沿存在屢次穿過閾值的振鈴,就可能得到多個錯誤寬度讀數。為此,采集時需要有可以限制示波器測量數的測量濾波功能。現代示波器有這一濾波功能,此功能可以忽略掉脈沖下降沿類似脈沖的擾動,并將其從測量結果中排除掉。

  總之,要準確測量靜電放電、電氣快速瞬變、浪涌、電壓跌落及中斷這些脈沖參數,要求有非標準測量功能。選擇正確的測量閾值可以使這些信號的測量準確度大為不同。

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