它不僅設(shè)計(jì)用于揭示電源和電壓總線設(shè)計(jì)中的共振（電源完整性），而且在EMC測(cè)量和故障排除方面也有很多用途。 。它還具有幾個(gè)獨(dú)特的功能，使其與所有其他梳狀發(fā)生器區(qū)別開(kāi)來(lái)：

它的大小約等于USB拇指驅(qū)動(dòng)器，并從任何USB端口獲得5V電源。

發(fā)生器有五種不同的頻率模式，從1 kHz到8 MHz。

有幾種模式是“抖動(dòng)”，以幫助填補(bǔ)諧波梳之間的間隙。

模式1逐步通過(guò)三個(gè)不同的頻率步長(zhǎng)（1 kHz，100 kHz和8 MHz），以便更好地揭示電路諧振。

圖1顯示設(shè)備的大小。按下大的頂部按鈕，您將循環(huán)顯示五種模式（由三個(gè)LED指示）。發(fā)生器輸出終止于SMA連接器。由于該器件是完全獨(dú)立的，因此只需要任何USB端口提供5V電源，包括USB電池組。這將允許便攜式操作，我們稍后會(huì)看到。有用的諧波含量可以輕松覆蓋高達(dá)1.5 GHz甚至更高。操作不需要外部軟件。

圖1 - Picotest J2150A諧波梳狀注射器略大于USB拇指驅(qū)動(dòng)器（圖片來(lái)源，Picotest.com這個(gè)設(shè)備最初設(shè)計(jì)用于幫助揭示開(kāi)關(guān)和線性電源設(shè)計(jì)中的電路諧振，以及電源總線諧振。由于這些電路中通常使用的電容很大，因此這些諧振通常低于幾MHz。然而，由于電路板，電纜和其他結(jié)構(gòu)共振，在數(shù)百M(fèi)Hz中可能存在更高的諧振。各種模式如圖2所示。模式1是上電時(shí)的默認(rèn)模式，并逐步通過(guò)模式2到4，以激發(fā)所有諧波頻率 - 從而快速顯示問(wèn)題共振。一旦在模式1中識(shí)別出諧振頻率，則可以使用頻率為1kHz，100kHz和8MHz的模式2至4脈沖函數(shù)來(lái)對(duì)特定諧振進(jìn)行歸零。所有模式1到4都包括脈沖寬度抖動(dòng)，以幫助填充梳子之間的間隙。模式5是例外，是一個(gè)簡(jiǎn)單的50％占空比方波，運(yùn)行頻率為10 kHz。模式2和3具有足夠高的分辨率，以準(zhǔn)確地識(shí)別電路諧振。但是，8 MHz模式可用于確定EMI故障排除的高頻諧振，我將在稍后介紹。

圖2 - 有五種模式，可設(shè)置按下設(shè)備上的頂部按鈕

圖3顯示了系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。 RISC處理器控制時(shí)鐘頻率和抖動(dòng)算法。來(lái)自處理器的脈沖被整形并進(jìn)入驅(qū)動(dòng)電路，產(chǎn)生470 ps的上升時(shí)間和270 ps的下降時(shí)間（典型值）。輸出是直流耦合的，因此該信號(hào)可用于調(diào)制其他Picotest電壓和電流注入器。為了交流耦合輸出，可以使用Picotest P2130A直流阻斷器（500 Hz至8 GHz）。

圖3 - 諧波的簡(jiǎn)化框圖注射器（圖片提供，Picotest.com）。

圖4顯示了使用模式4（8 MHz抖動(dòng)基波）時(shí)高達(dá)1 GHz的典型諧波輸出。羅德＆amp; Schwarz RTE 1104示波器用于此捕獲。正如我過(guò)去所寫的那樣，這種模式對(duì)驗(yàn)證EMI測(cè)試室非常有用（參見(jiàn)參考文獻(xiàn)）。圖5和圖6顯示了使用模式2（1 kHz抖動(dòng)基波）時(shí)的頻譜。

圖4-使用模式4（8 MHz抖動(dòng)基波）輸出到1 GHz的諧波含量。

圖5 - 這里，我們'使用模式2（1 kHz抖動(dòng)基波）重新測(cè)量諧波到10 MHz。

圖6 - 圖5中的屏幕截圖。

EMC應(yīng)用
諧波梳狀發(fā)生器有幾種與EMC相關(guān)的應(yīng)用。一個(gè)有用的應(yīng)用是測(cè)量電纜或其他結(jié)構(gòu)共振。通過(guò)使用電流探頭將諧波注入電纜，您可以使用第二個(gè)電流探頭測(cè)量諧波含量。電纜諧振由諧波峰值表示。圖7顯示了整體設(shè)置。在這種情況下，我使用的是泰克RSA306頻譜分析儀和一對(duì)Fischer Custom Communications F-33-1電流探頭。探針的位置并不重要。如您所見(jiàn)（圖8和圖9），這條1.2米長(zhǎng)的BNC電纜在96 MHz處存在峰值諧振。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱我之前關(guān)于測(cè)量電纜諧振的文章（參見(jiàn)參考資料）。

圖7 - 測(cè)量電纜諧振的設(shè)置。將諧波注入右側(cè)電流探頭，并通過(guò)左側(cè)探頭檢測(cè)電纜響應(yīng)。

圖8 - 優(yōu)點(diǎn)Picotest諧波注入器可以在粗調(diào)頻率和精細(xì)頻率梳子之間進(jìn)行調(diào)整。在這里，我們使用8 MHz梳子，可能很幸運(yùn)能夠達(dá)到96 MHz的峰值。通常，這種粗略設(shè)置可能會(huì)錯(cuò)過(guò)精確的峰值共振。

圖9 - 這里，我們測(cè)量相同的電纜共振，但使用100 kHz梳子。如您所見(jiàn)，共振峰的分辨率要好得多。

諧波注入器的一個(gè)非常巧妙的功能是它可以由USB電池組供電（圖10）。這允許完全便攜式操作。我經(jīng)常使用諧波梳狀發(fā)生器來(lái)表征EMI室。例如，將它們放在您的轉(zhuǎn)盤上并在進(jìn)行一致性測(cè)量之前檢查腔室的測(cè)量精度是明智的。通過(guò)執(zhí)行日常測(cè)量，可以識(shí)別松動(dòng)的連接器或斷開(kāi)的電纜。它們還可用于比較兩個(gè)或更多腔室的測(cè)量性能。我建議使用幾個(gè)夾在同軸電纜周圍的鐵氧體扼流圈，以幫助將發(fā)生器與天線分離。

圖10 - 因?yàn)橹C波注入器可以直接運(yùn)行從USB電源，它可以作為一個(gè)獨(dú)立的發(fā)射源。例如，通過(guò)連接一個(gè)小天線，它可以驗(yàn)證半消聲室的正常運(yùn)行。
電源完整性應(yīng)用
電源完整性測(cè)試和故障排除真的是諧波的地方注射器閃耀。通過(guò)將緊密間隔的諧波梳注入線性或開(kāi)關(guān)電源的電源總線或控制回路，可以揭示由于開(kāi)關(guān)波形上的振鈴而可能導(dǎo)致不穩(wěn)定或EMI的麻煩的諧振。 Picotest具有單端口和雙端口探頭，可與諧波注入器一起使用，以尋找電源總線電路中的問(wèn)題共振。
在圖11中，我注入100 kHz方波（模式5）從提供125 MHz晶體振蕩器的線性穩(wěn)壓器進(jìn)入3.3V電源總線。頻譜分析儀以125 MHz為中心，您可以很容易地將7 MHz諧振視為時(shí)鐘的邊帶。通過(guò)在3.3V總線上增加一個(gè)15 uF電容，可以消除諧振。
有關(guān)電源完整性測(cè)試的更多信息，請(qǐng)參閱Steve Sandler的新書“電源完整性 - 測(cè)量，優(yōu)化和排除電子電源相關(guān)參數(shù)”系統(tǒng)。我?guī)讉€(gè)月前看了這本書（參見(jiàn)參考文獻(xiàn)）。

圖11 - 測(cè)量電源總線結(jié)構(gòu)內(nèi)共振的測(cè)試裝置。

圖12 - 7 MHz的電源總線諧振顯示為125 MHz時(shí)鐘的邊帶。

圖13 - 通過(guò)在3.3V總線上增加一個(gè)15 uF電容，可以消除諧振。