示波器在電源測試環(huán)節(jié)的典型應(yīng)用
測試電源主要是針對MOSFET做測試，具體的測量項(xiàng)目多種多樣。常規(guī)VGS、VDS的幅度測量包含幅度、高、低、最大值、最小值、RMS、峰峰值、正/ 負(fù)過沖、平均值、周期平均值、周期RMS測量，時間測量也有周期、頻率、上升/ 下降時間、正/ 負(fù)占空比、正/ 負(fù)脈寬、突發(fā)寬度、延遲、相位等多種參數(shù)、有時還需同時監(jiān)控開關(guān)損耗、漏電流等測試項(xiàng)……
如果只能同時測量4-8個參數(shù)則局限太強(qiáng)，此時的參數(shù)應(yīng)該越多越好，這也是我們起初設(shè)計(jì)示波器時考慮讓24項(xiàng)參數(shù)可以同屏顯示的初衷。
圖1VGS、VDS測量參數(shù)
問題二:在MOSFET調(diào)試中，如何捕獲偶發(fā)的毛刺信號？
MOSFET的測試開關(guān)瞬間偶爾會碰到毛刺信號，無論是小概率的猝發(fā)還是邊沿的抖動，都可能對電路造成誤動作，下面介紹兩種捕獲小概率異常的方法。
1. 無限余輝+模板觸發(fā)
如果事先無法判斷周期性信號內(nèi)偶發(fā)異常的概率和特征，可以先用示波器的余輝功能查看毛刺軌跡，然后利用模板觸發(fā)將異常信號隔離出來。
2. 測量統(tǒng)計(jì)+異常搜索
對于占空比隨機(jī)MOS驅(qū)動信號，小概率的邊沿抖動讓人非常頭疼。此時可以基于信號特征，在大數(shù)據(jù)內(nèi)搜索上升/下降時間異常的信號，如下圖，基于當(dāng)前屏較長時間的波形做測量統(tǒng)計(jì)，從測量結(jié)果上升沿時間可知---當(dāng)前值20ns，最大值130ns，通過搜索標(biāo)注功能，將上升沿130ns的異常波形搜索出來（MOSFET開關(guān)轉(zhuǎn)換時，上升/下降沿會出現(xiàn)偶發(fā)性抖動）。
圖3 測量統(tǒng)計(jì)+搜索標(biāo)注捕獲上升沿異常波形
注意：這里的難點(diǎn)并不在于功能的有無，而在于示波器存儲深度的大小。如果存儲深度不夠，針對這么長時間的波形捕獲早已完全失真，異常搜索也無從談起。
問題三：如何快速分析MOSFET導(dǎo)通關(guān)斷時的波形細(xì)節(jié)？
MOSFET的工作原理如圖4，柵源之間加正電壓VGS及在漏源之間加正電壓VDS，則產(chǎn)生正向工作電流ID。改變VGS的電壓可控制工作電流ID。
若先不接VGS（即VGS=0），在柵與源極之間加一正電
圖4 MOSFET開關(guān)器件
示波器通道1、通道3分別測試MOS管VGS、VDS的導(dǎo)通關(guān)斷波形，如圖5：
使用雙ZOOM功能，將VGS的導(dǎo)通區(qū)、關(guān)斷區(qū)的波形分別在ZOOM1和ZOOM2縮放，可以同時觀察導(dǎo)通、關(guān)斷區(qū)的波形細(xì)節(jié)，察看其振蕩情況，幅值、邊沿等，便于分析問題。另外，結(jié)合電流探頭，可通過面積積分分析MOSFET 的啟動時間(Ton)和關(guān)閉(Toff)時間有關(guān)的功率損耗。
圖5 VDS導(dǎo)通關(guān)斷波形分別在ZOOM1、ZOOM2顯示
問題四：如何使用示波器快速測量開關(guān)電源紋波？
傳統(tǒng)的測試方法一般是這樣的：選擇輸入通道——【通道耦合】設(shè)置為“AC”——帶寬限制20M開啟——探頭比例設(shè)為X1檔——調(diào)節(jié)垂直檔位到合適值——調(diào)節(jié)時基——點(diǎn)擊【measure】——選擇峰峰值、有效值測量項(xiàng)，整體測試步驟繁瑣。
現(xiàn)在只要經(jīng)過簡單的設(shè)置，測試方法就變成這樣的：【AutoSetup】——得到答案。
實(shí)例測試如下：
1、使用ZDS4054 Plus示波器，測量Demo板的3.3V電源紋波，如下圖6所示，注意使用彈簧地接地，并使用X1檔位。
圖6 接線圖
2、選擇輸入通道（這里為通道【1】），將【通道耦合】選擇“AC”。
3、點(diǎn)擊【Utility】進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置界面，點(diǎn)擊【系統(tǒng)】后點(diǎn)擊【自動捕獲】，此時可選擇通道耦合為“Keep”。
4、點(diǎn)擊【Auto Setup】，一鍵捕獲電源紋波，如圖7所示。
圖7 自動捕獲方式
5、后續(xù)的電源紋測試捕獲只需按【Auto Setup】即可實(shí)現(xiàn)。
問題五：如何測試開關(guān)電源開關(guān)損耗功率、瞬時功率、功率因數(shù)等參數(shù)？
波形自定義運(yùn)算：ZDS4000系列示波器除支持簡單的加減乘除積分微分運(yùn)算外，還支持自定義波形表達(dá)式運(yùn)算，如圖8，1通道是電源的輸入電壓波形，2通道是電流波形，只需表達(dá)式Intg(CH1*CH2)就可以直接得到能量曲線。另外，如電壓、電流的相位角、功率因數(shù)、瞬時功率
圖8 波形自定義運(yùn)算
問題六：如何定位分析開關(guān)電源調(diào)試環(huán)節(jié)的高頻干擾或噪聲？
FIR硬件實(shí)時濾波：FIR濾波是低通濾器，支持每通道頻率范圍50HZ~200MHZ任意可調(diào)，特別適用于過濾掉無用信號，觀察特定帶寬的場合，如可通過示波器4Mpts的FFT準(zhǔn)確分析電源的干擾噪聲，用FIR硬件濾波器將干擾過濾，察看隔離干擾后波形效果，非常適用于電源開發(fā)環(huán)節(jié)對紋波、PWM高頻信號的調(diào)試。
總結(jié)
ZDS4000系列示波器基于512Mpts存儲深度，支持24種測量參數(shù)同屏顯示，結(jié)合模板觸發(fā)、異常搜索、標(biāo)注及雙ZOOM等分析插件能夠快速定位到我們感興趣的波形，極大的提高了電源測量分析的便捷性和高效性。
