靜電放電發(fā)生器電流校準(zhǔn)中示波器的選擇

在靜電放電試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)中，IEC1000-4-2標(biāo)準(zhǔn)確定的靜電放電的上升時(shí)間tr為0.7ns至1ns，這相當(dāng)于一個(gè)頻率達(dá)350MHz至500MHz以上的高頻信號(hào)。要準(zhǔn)確測(cè)量如此高速上升的波形，要必須認(rèn)真考慮示波器及其校準(zhǔn)標(biāo)靶的選用。

我們結(jié)合國(guó)際通行的靜電放電(ESD，Electro-StaticDischarge)模型，簡(jiǎn)要討論下ESD試驗(yàn)中如何正確選用示波器來觀測(cè)我們的電流波形。

1、示波器的帶寬與采樣率

我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17626.2-2018 是等同采用IEC61000-4-2（2008年）標(biāo)準(zhǔn)，JJF 30801靜電放電發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范也是按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求編寫的。這標(biāo)準(zhǔn)的6.2條靜電放電發(fā)生器特性的校驗(yàn)中規(guī)定“放電電流的特性參數(shù)應(yīng)使用1GHz帶寬的測(cè)量?jī)x器進(jìn)行驗(yàn)證”，在1397 靜電校準(zhǔn)規(guī)范中的提到要用2G帶寬的示波器進(jìn)行波形驗(yàn)證。

2、上升時(shí)間與示波器帶寬之間的關(guān)系

上升時(shí)間是靜電放電電流最重要的參數(shù)，主要由放電回路的分布參數(shù)決定，包括充電電容、放電電阻及連接導(dǎo)線的分布電感、導(dǎo)線及放電對(duì)象與參考地之間的分布電容等。接入示波器測(cè)量回路后，除測(cè)量回路分布參數(shù)對(duì)測(cè)量有較大影響外，示波器的帶寬對(duì)上升時(shí)間的測(cè)量準(zhǔn)確度以及整個(gè)波形形狀的影響也是不可忽視的。

通過以上兩點(diǎn)，我們已知的是1G以上的示波器是肯定可以符合JJF 30801靜電放電發(fā)生器校準(zhǔn)規(guī)范要求的，目前市面上也有很多1G以上的示波器可供挑選，我們?cè)诖诉^多的枚舉了。

現(xiàn)在最新一代的示波器內(nèi)部結(jié)構(gòu)都采用了并行處理方式，所以有更快的波形處理能力和快速的波形捕獲率，兼有模擬示波器和普通DSO示波器的優(yōu)點(diǎn)，集成了模擬示波器的余輝功能和數(shù)字存儲(chǔ)示波器的實(shí)時(shí)采樣功能，上升時(shí)間也達(dá)到了≤0.7ns的水平。

假如已知被測(cè)信號(hào)的最快上升時(shí)間大致為tr，首先將它看作是一個(gè)頻率為f的正弦波的上升沿，則tr與f的關(guān)系滿足下公式：

在整個(gè)靜電的測(cè)試過程中，電流信號(hào)的上升時(shí)間是非常短的，一般在0.8ns左右，由以上公式可得出測(cè)試所用的數(shù)字存儲(chǔ)示波器的最低帶寬是500MHz。根據(jù)這個(gè)帶寬，使用我司提供的NDS4502示波器配上相應(yīng)的靜電放電電流校準(zhǔn)標(biāo)靶ESD-BX和靜電放電電流校準(zhǔn)平板即可校準(zhǔn)靜電放電發(fā)生器的電流波形了。

由于所測(cè)試的ESD信號(hào)是非周期的單次信號(hào)，對(duì)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的正確設(shè)置從而有效抓取靜電放電波形非常重要。我們提供的500M示波器NDS4502的設(shè)置參考如下：

(1) 垂直系統(tǒng)選電流檔，設(shè)置正確的倍率;

(2) 水平系統(tǒng)設(shè)置為20nS/div~50nS/div;

(3) 觸發(fā)模式設(shè)為單次觸發(fā)，觸發(fā)類型設(shè)為上升沿;

(4) 為了能細(xì)致研究波形，則將所測(cè)試波形存儲(chǔ)在示波器內(nèi)存中。