EMC调试工具：示波器的应用

数字示波器是维修、调试、设计、科学研究不可或缺的工具。工程师广泛应用于时序分析、高速信号眼图分析、波形的过冲、振荡、异常分析，是工程师的第二双眼晴。

图1：常用数字示波器

一、信号幅度的测量

在辐射发射调试过程中发现信号幅度越大，通常辐射发射测试结果越差，信号幅度越大对交变信号来说意味着电流/电压变化率越大，空间辐射发射能力也更强；信号幅度过大可能使信号失真，对于正弦波来说未失真时高次谐波非常少，而失真后则产生丰富的高次谐波。

使用示波器测量信号的幅度，并根据测量数据结合电路设计要求，对波形进行修正使符合电路要求的前提下，降低其对外耦合和发射的能力。

图2：晶振正弦波失真波形

图3：晶振正弦波失真后的频谱图

         二、信号过冲与振铃的测量

在高速信号设计过程中，信号的过冲与振铃是导致信号完整性的重要因素，轻着影响信号传输质量，严重时导致信号无法传输。开关电源设计过程中，开关节点SW的过冲是影响开关器件寿命与器件成本的重要因素，设计时不加以控制可能引发严重的质量问题。

开关节点SW的振铃，通常是导致开关电源产品辐射发射测试失败的关键因素，也是传导发射测试失败的重要因素之一。通过示波器测量开关节点电压波形、电流波形可以评估过冲尖峰电压的影响，也可以判断噪声频点的源头。

图4：晶振正弦波失真后的频谱图

通过示波器测量关键节点电压、电流波形，并根据波形中的过冲、振铃情况来结合实际测试数据、进行分析对策确认，可以节省大量的EMC测试场地费用，尤其是没有EMC试验室及测试场地的企业来说。

三、高速信号上升沿/下降沿的测量

众所周知方波的高次谐波非常丰富，方波上升沿、下降沿越陡峭意味着谐波也越丰富，使用示波器测量方波信号的波形，并根据上升沿、下降沿的时间结合电路要求的时间，在满足信号质量的前提下尽可能的使信号上升沿、下降沿变缓，可以实现低成本、高质量的解决时钟信号、高速信号EMC问题，尤其是辐射发射问题。

图5：方波信号波形

图6：方波信号频谱图

四、示波器的FFT功能

很多示波器都具有FFT功能，在EMC调试过程中如果没有频谱分析仪的情况下，可以通过测量时钟信号、高速差分信号的波形，再使用示波器FFT功能转换成频谱图，就更加直观，方便调试判断。

图7：示波器FFT功能的使用图

          五、高速示波器测量眼图

使用高速示波器在测量高速信号眼图有着广泛应用，通过高速信号的眼图可以判断差分信号的相位误差、串扰、驱动、反射等信息，是高速信号EMC调试的窗口。

图8：高速信号眼图测量

高速差分信号对如果存在严重的相位错位，高频噪声无法有效互相抵消，则会产生的空间辐射；高速差分信号的串扰也是其辐射发射问题产生的重要原因之一，信号过激励或着欠激励有时也产生严重的辐射发射问题，都可以通过眼图信息获得。