胡為東系列文章之四--使用力科示波器測量信號相位變
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在信號完整性測試中我們經常會遇到對兩個或者多個信號之間的偏移或者相位差的測量。如某個單板上多個電源信號之間的時序關系；DDR等內存測試中數據信號和時鐘信號的建立時間和保持時間等時序關系等等。
圖1基本D觸發器的鎖存數據示意圖
在一些射頻應用中，也經常需要測試多個信號之間的相位差，如圖1所示，為了驗證一個被測件DUT的特性，采用射頻信號源通過定向耦合器分成兩路，一路射頻信號施加到DUT上，經過示波器后連接到示波器（圖中是以力科的最高實時帶寬為45GHZ的實時示波器為例）的一個通道，另外一路射頻信號直接進入到示波器中作為參考源，然后使用示波器觀察經過DUT之前的信號和經過DUT后的信號之間的相互關系，如相位關系、時序偏差等。力科示波器中的標準測量參數中包含了相位差（phase）測量和時序偏移（skew）測量，且提供了靈活的設置，比如說邊沿測量位置、是在上升沿測量還是下降沿測量、輸出結果類型（絕對值、百分比、度數、弧度等），如下圖2和圖3所示。
圖2力科示波器中集成的相位差Phase測量和時序偏移Skew測量參數
圖3力科示波器中相位差Phase的設置項
在很多情況下，往往需要統計長時間的參數變化情況，此時可以將力科的參數追蹤（Trend）以及自動保存功能（Auto save）結合起來使用，比如說我們要測量兩個信號之間的相位或者時序偏移關系，且需要長時間的統計其效果，這時候我們可以先用力科示波器中的相位測量（phase）參數實現對相位差的測量，然后用Trend函數功能實現對相位測量參數的追蹤，然后再選中自動保存Trend函數的功能，這時候示波器就會連續的保存參數的變化，并保存為很多個文件至示波器的硬盤上，最后測試人員可以再通過軟件的方法將這些文件組合到一起（去除重合的數值，因為自動保存的多個文件的內容一般有一部分是重合的，需要將重合的部分去掉）形成一個新的長時間的參數變化曲線。
圖4力科示波器中的自動保存功能、Trend函數追蹤功能
、Trend函數曲線的保存結果。
二、利用示波器中的抖動及時序功能分析相位調制信號
在信號調制中，通常載波的一般表達式為
，其中A是載波的振幅，
是角頻率，
是信號的瞬時相位，
為瞬時相位偏移，所謂相位調制，是指載波振幅A和角頻率保持不變，而瞬時相位偏移隨著調制信號（比如說為m（t））成比例變化的調制。如下圖5所示為一簡單的瞬時相位偏移隨著時間變化的波形，最上面的波形為瞬時相位偏移為3
/2，且固定不變時的波形隨著時間的變化情況，中間的波形為瞬時相位偏移為/2，且固定不變時的波形隨著時間的變化情況，可見當瞬時相位偏移固定不變，整個波形的相位隨著時間以每秒的速度均勻變化，瞬時相位不會出現突變的情況，而最下面的波形為當瞬時相位偏移每隔一個周期就在3/2和/2之間變化一次的波形，從波形中可見，在載波信號周期的整數倍時刻，信號相位出現了突變。如果瞬時相位偏移隨著時間呈現類似上述但是可能更為復雜的變化，即為相位調制。
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