普源示波器如何抓esd波形？

敏感电子设备抗静电放电(ESD)性能的测试是必不可少的。普源示波器凭借其高速采集及高分辨率等特点，成为了ESD波形测试的理想工具。下面就为大家介绍如何使用普源示波器进行ESD波形的测量和分析。

一、ESD 原理及测试要求

静电放电(Electrostatic Discharge，简称ESD)是指两个带有不同静电荷的物体之间发生的瞬时放电过程。当静电电压超过了绝缘材料的击穿电压时，就会产生ESD，从而对电子设备造成损坏。

根据国际标准IEC 61000-4-2，ESD测试分为接触放电和空气放电两种。接触放电是将测试枪头直接接触被测设备，用以模拟人体静电放电;空气放电是将测试枪头悬空在被测设备表面，通过空气间隙击穿的方式放电。ESD波形一般包括上升沿、峰值电压、下降沿等参数，这些参数的测量对于分析ESD抗扰度非常关键。

二、普源示波器的ESD波形测量

1. 接触式测量

接触式测量ESD波形时，需要在被测设备表面设置一个金属接触板，将示波器探头直接连接在接触板上。这样可以较为精确地捕获ESD脉冲波形。测量时需注意以下几点：

(1) 接触板应尽量小，以减小其对ESD波形的影响。

(2) 探头地线要尽量短，降低电感影响。

(3) 示波器输入阻抗应设置为50Ω，以匹配ESD脉冲的特性阻抗。

2. 非接触式测量

除了接触式测量，普源示波器也支持非接触式测量ESD波形。这种方法是将示波器探头置于被测设备附近的空间中，通过电磁耦合的方式捕获ESD脉冲。非接触式测量方法操作简单，不会对被测设备造成任何影响，但测量精度会略低于接触式。使用非接触式测量时，需要注意以下几点：

(1) 探头应尽量靠近ESD发生点，增大耦合强度。

(2) 探头应垂直于ESD电场方向，以获得最大信号。

(3) 探头地线要尽量短，降低电感影响。

3. 探头选择

ESD脉冲波形的上升时间通常很短，一般在1-10ns量级。因此，选择探头时需要考虑它的带宽响应，才能完整捕获ESD波形。一般来说，探头的带宽应大于500MHz，才能满足ESD波形测量的需求。同时，探头的输入电容也应尽量小，以减小对被测电路的负载影响。

4. 示波器设置

为了获得准确的ESD波形测量结果，示波器的以下参数设置非常关键：

(1) 采样率：应设置为1GS/s或更高，以满足ESD快速上升沿的采样需求。

(2) 记录长度：应设置足够长，以捕获完整的ESD脉冲波形。

(3) 触发方式：应采用边沿触发模式，并设置合适的触发电平，以可靠地捕获ESD脉冲。

(4) 输入阻抗：如前所述，应设置为50Ω。

(5) 垂直档位：应根据预期ESD峰值电压合理设置，避免波形超量程。

三、ESD波形分析

通过上述测量方法获得的ESD波形数据，可以对其进行如下分析：

1. 波形参数测量：包括上升时间、峰值电压、下降时间等关键参数的测量。这些参数反映了ESD脉冲的特性，对于评估设备的ESD抗扰度非常重要。

2. 频谱分析：ESD脉冲具有宽频特性，可以对其进行傅里叶变换，得到频域特性。这有助于分析ESD脉冲对被测设备的干扰频率范围。

3. 统计分析：可以对多次ESD脉冲进行统计分析，包括幅值、上升时间等参数的平均值、标准差等。这有助于全面了解ESD脉冲的特性分布。

四、应用案例

下面以一个实际的ESD测试案例进行说明。某电子产品在实际使用过程中出现间歇性故障，怀疑是由于ESD导致的。于是利用普源示波器进行了ESD波形测试，具体步骤如下：

1. 接触式测量：在产品外壳上设置一个金属接触板，并将示波器探头直接连接。通过调整触发电平，成功捕获了ESD脉冲波形。

2. 波形分析：测量了ESD脉冲的上升时间、峰值电压等参数，发现其超出了该产品的ESD抗扰度要求。

3. 频谱分析：对ESD脉冲波形进行傅里叶变换，发现其频谱包含了产品工作频段内的高频成分，可能会对产品电路造成干扰。

4. 改进措施：根据分析结果，产品设计人员对关键电路进行了ESD保护设计的优化，有效解决了ESD引起的故障问题。

总之，普源示波器凭借其高带宽、高采样率等特点，为ESD波形的测量和分析提供了有力支撑。通过合理选择测量方法和示波器设置，结合波形参数、频谱特性等分析，可以全面评估电子产品的ESD抗扰性，为提升产品质量提供有价值的依据。