普源示波器如何抓esd波形？

敏感電子設備抗靜電放電(ESD)性能的測試是必不可少的。普源示波器憑借其高速采集及高分辨率等特點，成為了ESD波形測試的理想工具。下面就為大家介紹如何使用普源示波器進行ESD波形的測量和分析。

一、ESD 原理及測試要求

靜電放電(Electrostatic Discharge，簡稱ESD)是指兩個帶有不同靜電荷的物體之間發生的瞬時放電過程。當靜電電壓超過了絕緣材料的擊穿電壓時，就會產生ESD，從而對電子設備造成損壞。

根據國際標準IEC 61000-4-2，ESD測試分為接觸放電和空氣放電兩種。接觸放電是將測試槍頭直接接觸被測設備，用以模擬人體靜電放電;空氣放電是將測試槍頭懸空在被測設備表面，通過空氣間隙擊穿的方式放電。ESD波形一般包括上升沿、峰值電壓、下降沿等參數，這些參數的測量對于分析ESD抗擾度非常關鍵。

二、普源示波器的ESD波形測量

1. 接觸式測量

接觸式測量ESD波形時，需要在被測設備表面設置一個金屬接觸板，將示波器探頭直接連接在接觸板上。這樣可以較為精確地捕獲ESD脈沖波形。測量時需注意以下幾點：

(1) 接觸板應盡量小，以減小其對ESD波形的影響。

(2) 探頭地線要盡量短，降低電感影響。

(3) 示波器輸入阻抗應設置為50Ω，以匹配ESD脈沖的特性阻抗。

2. 非接觸式測量

除了接觸式測量，普源示波器也支持非接觸式測量ESD波形。這種方法是將示波器探頭置于被測設備附近的空間中，通過電磁耦合的方式捕獲ESD脈沖。非接觸式測量方法操作簡單，不會對被測設備造成任何影響，但測量精度會略低于接觸式。使用非接觸式測量時，需要注意以下幾點：

(1) 探頭應盡量靠近ESD發生點，增大耦合強度。

(2) 探頭應垂直于ESD電場方向，以獲得最大信號。

(3) 探頭地線要盡量短，降低電感影響。

3. 探頭選擇

ESD脈沖波形的上升時間通常很短，一般在1-10ns量級。因此，選擇探頭時需要考慮它的帶寬響應，才能完整捕獲ESD波形。一般來說，探頭的帶寬應大于500MHz，才能滿足ESD波形測量的需求。同時，探頭的輸入電容也應盡量小，以減小對被測電路的負載影響。

4. 示波器設置

為了獲得準確的ESD波形測量結果，示波器的以下參數設置非常關鍵：

(1) 采樣率：應設置為1GS/s或更高，以滿足ESD快速上升沿的采樣需求。

(2) 記錄長度：應設置足夠長，以捕獲完整的ESD脈沖波形。

(3) 觸發方式：應采用邊沿觸發模式，并設置合適的觸發電平，以可靠地捕獲ESD脈沖。

(4) 輸入阻抗：如前所述，應設置為50Ω。

(5) 垂直檔位：應根據預期ESD峰值電壓合理設置，避免波形超量程。

三、ESD波形分析

通過上述測量方法獲得的ESD波形數據，可以對其進行如下分析：

1. 波形參數測量：包括上升時間、峰值電壓、下降時間等關鍵參數的測量。這些參數反映了ESD脈沖的特性，對于評估設備的ESD抗擾度非常重要。

2. 頻譜分析：ESD脈沖具有寬頻特性，可以對其進行傅里葉變換，得到頻域特性。這有助于分析ESD脈沖對被測設備的干擾頻率范圍。

3. 統計分析：可以對多次ESD脈沖進行統計分析，包括幅值、上升時間等參數的平均值、標準差等。這有助于全面了解ESD脈沖的特性分布。

四、應用案例

下面以一個實際的ESD測試案例進行說明。某電子產品在實際使用過程中出現間歇性故障，懷疑是由于ESD導致的。于是利用普源示波器進行了ESD波形測試，具體步驟如下：

1. 接觸式測量：在產品外殼上設置一個金屬接觸板，并將示波器探頭直接連接。通過調整觸發電平，成功捕獲了ESD脈沖波形。

2. 波形分析：測量了ESD脈沖的上升時間、峰值電壓等參數，發現其超出了該產品的ESD抗擾度要求。

3. 頻譜分析：對ESD脈沖波形進行傅里葉變換，發現其頻譜包含了產品工作頻段內的高頻成分，可能會對產品電路造成干擾。

4. 改進措施：根據分析結果，產品設計人員對關鍵電路進行了ESD保護設計的優化，有效解決了ESD引起的故障問題。

總之，普源示波器憑借其高帶寬、高采樣率等特點，為ESD波形的測量和分析提供了有力支撐。通過合理選擇測量方法和示波器設置，結合波形參數、頻譜特性等分析，可以全面評估電子產品的ESD抗擾性，為提升產品質量提供有價值的依據。