濾波器對信號幅頻特性影響的測試研究

初始設(shè)置

波特圖是以圖形方式顯示系統(tǒng)或被測器件（DUT）的頻率響應(yīng)的方法。通常，用同一水平頻率軸來描繪器件的幅度和相位響應(yīng)，如下圖所示：

通過在同一圖表上顯示幅度和相位信息，您可以評估被測設(shè)備的一些基本質(zhì)量。 函數(shù)發(fā)生器和示波器可用于手動收集和比較給定設(shè)備的相位和幅度數(shù)據(jù)。

在這里，我們將使用SIGLENT SDS1004X-E示波器（準(zhǔn)確地說是SDS1204X-E）和SIGLENT SDG6000X系列（SDG6052X）任意波形發(fā)生器的自動波特圖功能來表征低通濾波器的頻率響應(yīng)。這種自動化控制為表征設(shè)備提供了一種簡單的方法。

所需的硬件

SIGLENT SDS1004X-E系列四通道示波器1臺：在本說明中，我們將使用200 MHz帶寬示波器（SDS1204X-E）。 需要記住的重要一點(diǎn)是，示波器的最大帶寬要超出我們測量的最大頻率。記住，示波器數(shù)據(jù)表上顯示的最大頻率通常為3 dB點(diǎn)！

SIGLENT SDG系列函數(shù)發(fā)生器1臺： 在本文檔中，我們使用500MHz的 SDG6052X，但任何SDG系列（800/1000系列，1X，2X，6X）都可以通過USB線與SDS1004X-E系列四通道示波器通信。確保最大正弦波輸出頻率滿足或超過您的被測器件要求。注意，我們也可以使用X-E外部函數(shù)發(fā)生器（SAG1021）。 它可以提供高達(dá)25 MHz的正弦波，也可以用于繪制波特圖。

注意：SAG1021只有1個輸出，需要一個BNC“T”來和示波器直接連接以及通過轉(zhuǎn)接器連接。
USB線1根：用來連接示波器和信號發(fā)生器。

50歐姆BNC阻抗轉(zhuǎn)換器2個：將阻抗為50歐姆的被測器件與示波器的高阻抗輸入連接（X-E型號沒有50歐姆輸入）。

BNC同軸電纜3根：將SDG連接到DUT和數(shù)字示波器。

DUT（被測器件）1個：我們將測試50歐姆30 MHz低通濾波器。

連接
在此測量中，我們希望了解DUT如何影響已知信號的幅度和相位。實(shí)現(xiàn)此目的需要兩個具有相同幅度和起始相位值的純正弦波。 其中一個信號直接連接到示波器輸入（“控制”或“直接”信號）。 第二個輸出（與第一個輸出相同）通過DUT然后到達(dá)數(shù)字示波器輸入。DUT可能會影響信號幅度和相位。 我們可以使用范圍進(jìn)行測量，輕松比較兩個信號，并根據(jù)輸入信號頻率繪制幅度和相位變化圖。
以下是測試方法的簡化圖：

物理連接：

連接SDG X系列發(fā)電機(jī)CH1輸出--> BNC電纜--> BNC 50歐姆端接--> SDS1204X-E示波器CH1輸入；
連接SDG X系列發(fā)生器CH2輸出-->適當(dāng)?shù)碾娎|--> DUT輸入；

DUT輸出-->適當(dāng)?shù)碾娎|--> BNC 50歐姆終端--> SDS1204X-E示波器CH2輸入。
以下是范圍內(nèi)50歐姆終結(jié)器的特寫：

SDG X系列發(fā)生器--> USB電纜--> SDS1204X-E示波器USB控制（前置或后置USB位置均可工作。后置如下圖所示）：

這是一張連接完成后的圖片（注意儀器之間的USB電纜是隱藏的）。

配置并運(yùn)行

首先，配置發(fā)生器，使CH1和CH2是相同的信號，它們同時啟動。 SIGLENT SDG X系列發(fā)生器具有便捷的跟蹤功能，可強(qiáng)制CH1上的設(shè)置和操作在CH2上進(jìn)行鏡像。

要啟用跟蹤：

1、按Utility> CH Copy Coupling（第1/3頁）

2、Set Tracking > ON

接下來，我們可以設(shè)置數(shù)字示波器掃描參數(shù)并運(yùn)行測試。

1、在示波器的前面板上，按Utility-->向下箭頭，直到進(jìn)入第2頁-->選擇Bode Plot

這將打開Bode Plot菜單：

2、按Configure打開發(fā)生器配置（AWG）控件和掃描參數(shù)：

3、按AWG設(shè)置信號幅度并設(shè)置預(yù)期的設(shè)備負(fù)載阻抗。 按后退箭頭返回“配置”屏幕。

4、按Sweep打開Sweep菜單。 在這里，您可以設(shè)置模式、掃描開始/停止頻率和分辨率：

要設(shè)置開始和停止頻率，請按相應(yīng)的軟鍵（開始或停止）?？梢酝ㄟ^旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度旋鈕來更改輸入值，或者按強(qiáng)度旋鈕顯示單位鍵盤。

5、現(xiàn)在，旋轉(zhuǎn)旋鈕突出顯示一個字符或單位，然后按下旋鈕進(jìn)入：

6、按后退箭頭返回“配置”屏幕。

7、現(xiàn)在，按Channel鍵確認(rèn)通道連接：

在這可以看到連接到數(shù)字示波器通道1的DUT輸入（直接來自發(fā)生器的信號）和數(shù)字示波器CH2連接到DUT輸出（間接連接）。
8、兩次后退箭頭進(jìn)入Bode Plot屏幕。 現(xiàn)在，您可以設(shè)置Operation = ON來運(yùn)行測試：

確保信號發(fā)生器被打開，并且當(dāng)它掃描輸出時，頻率值將開始變化。數(shù)字示波器將開始繪制幅度和相位與頻率的關(guān)系，如圖所示（由于我們選擇了示波器輸入CH2，相位為深粉紅色。幅度為淺粉紅色，CH1的數(shù)據(jù)具有黃色陰影，CH3數(shù)據(jù)具有藍(lán)色陰影，CH4 數(shù)據(jù)有綠色陰影）：

收集到的數(shù)據(jù)，可能會有一些范圍變化：

最后，掃描完成……可以看到從開始到停止頻率的數(shù)據(jù)：

從“數(shù)據(jù)”菜單中，您可以啟用列表視圖：

從“數(shù)據(jù)”菜單中，您可以啟用列表視圖：

并滾動瀏覽每個數(shù)據(jù)點(diǎn)：

在這可以使用滾動和光標(biāo)查找單個數(shù)據(jù)點(diǎn)，快速將圖像顯示到USB，并使用保存功能將CSV數(shù)據(jù)保存到USB。
 
時域：

在本文的開頭，我們簡要解釋了您可以手動收集幅度和相位信息。

以下是一些手動掃描和測量直接（CH1 /黃色）和通過信號（CH2 /粉紅色）的示波器幀：
1 MHz

20 MHz

30 MHz

40 MHz

最后，我們看到50 MHz，并且通過信號（通過濾波器）嚴(yán)重衰減。

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202406/460253.htm