优化MIPI USB测试的技巧：探头选择与示波器设置全解析

　　一、设备准备

　　1. 示波器的选择

　　在进行MIPI和USB测试时，示波器是关键设备。对于此类测试，高速示波器是必备的，其带宽至少要达到5 GHz。像Keysight、Tektronix或者Rohde & Schwarz这些知名品牌的示波器都是不错的选择。这是因为MIPI信号包含较高的频率成分，例如1 Gbps的MIPI DSI信号，其频谱中的频率成分可高达2.5 GHz。根据经验，示波器的带宽需要至少是信号频率的2.5倍(推荐为5 GHz)，这样才能准确地捕捉和显示信号波形。如果示波器带宽不足，信号波形就会失真，无法如实反映实际信号情况。

　　2. 高频探头的考量

　　高频探头在测试中也起着举足轻重的作用。例如Tektronix TPP1000或者Keysight N2873A这样的高频探头，其带宽至少要达到10 GHz。这是由于高频探头的带宽通常需要至少是信号最高频率成分的2倍，10 GHz的探头才能够有效地捕捉高频信号，保持信号的完整性。而且，高频探头具备更优秀的频率响应特性，能够减少对信号的衰减和失真。

　　3. 其他辅助设备

　　除了示波器和高频探头，还需要MIPI连接器转接线和测试电缆。MIPI连接器转接线要能够直接连接到MIPI接口，而测试电缆则要确保是低损耗、阻抗匹配的差分信号电缆。

　　二、测试步骤

　　1. 探头连接

　　将探头的接地夹连接到信号地，探头尖端连接到信号线上。在对MIPI信号使用差分探头时，必须要正确连接正负信号线，这是保证测试准确性的基础操作。

　　2. 示波器设置

　　触发设置

　　触发类型应设置为“边缘触发”，然后选择要测试的信号通道，比如MIPI的D0 + 和D0 - 通道。

　　触发电平的选择也很关键，通常要设置在信号的高低电平之间。

　　通道设置

　　选择差分模式，设置为D0 + 和D0 - 通道，这样才能捕获差分信号。

　　垂直尺度要设置为适合信号幅度的值，例如1 V/div，这样可以使眼图清晰可见。

　　时间基准

　　根据信号的传输速率来设置时间基准，一般设置为信号传输速率的10倍。例如MIPI DSI的传输速率为1 Gbps时，可设置为100 ps/div。

　　眼图设置

　　启用眼图显示功能，并选择合适的采样点数，如4096点。

　　三、MIPI与USB测试的区别

　　1. 信号速率差异

　　MIPI通常比USB信号速率高，这就要求在测试MIPI信号时需要更高带宽的示波器和探头。

　　2. 信号形式不同

　　MIPI是差分信号，USB信号是单端信号。所以在测试时，MIPI使用差分探头，而USB则可使用单端探头。

　　3. 协议层的区别

　　MIPI和USB的协议和时序要求是不同的，在测试时必须了解各自的信号特性，才能进行准确的测试。

　　四、避免干扰和探头影响

　　1. 降低干扰

　　接地方面

　　要确保示波器、探头和设备有良好的接地，并且使用短接地线，这样可以减少接地回路的干扰。

　　屏蔽措施

　　使用屏蔽电缆能够有效减少外部电磁干扰的影响。

　　2. 探头衰减与容性影响

　　探头补偿

　　在使用探头之前，要进行探头补偿操作，以确保探头的频率响应平坦。具体做法是将探头连接到示波器的校准信号，然后调整探头上的补偿电容。

　　探头选择

　　可以使用10:1或者20:1的探头，这样能够减少对被测信号的负载，同时保证信号的完整性。

　　短距离连接

　　尽量使用短电缆连接探头与被测信号，从而减少信号衰减。

　　五、数据分析

　　1. 眼图分析

　　捕获到的眼图应该有清晰的开口，通过分析开口的高度和宽度，可以评估信号质量。

　　2. 抖动分析

　　利用示波器的抖动分析功能，能够识别出信号中的抖动源。

　　六、示波器相关参数深入解析

　　1. 普通探头的局限性

　　普通探头(如1 GHz带宽的探头)不适合用于MIPI和USB测试。首先，其带宽不足，无法支持高频信号，导致不能捕捉到信号中的重要信息。其次，普通探头在高频时可能引入较大的衰减和相位失真，影响测量的准确性。再者，高频探头的输入阻抗设计能够减少对被测电路的负载影响，而普通探头则可能对信号产生较大干扰。

　　2. 示波器带宽、存储深度与信号频率的关系

　　示波器带宽与信号频率

　　示波器的带宽应至少是信号频率的2到3倍，这样才能确保捕捉到信号的所有重要特征。如果带宽过低，信号就会失真。

　　存储深度

　　存储深度指的是示波器能够记录的数据点数量，它影响着捕获信号的时长和细节。存储深度与采样率相关，存储深度越大，就可以采集更多的采样点，这对于需要长时间观察信号或者高频信号的测试非常有利。

　　采样率与带宽关系

　　根据奈奎斯特采样定理，采样率应至少为信号带宽的两倍。为了避免混叠效应，建议采样率是信号带宽的5 - 10倍。

　　例如，假设测试的信号频率为1 GHz，那么示波器带宽至少需要5 GHz。如果采样率为5 GHz，示波器可存储1 M点数据，这样就可以记录200 μs的信号波形(200 μs = 1 M / 5 GHz)，这对于观察长时间信号或者捕捉瞬态事件是非常重要的。

　　综上所述，在进行MIPI和USB信号测试时，选择合适的示波器和探头对于确保高质量的信号测试是至关重要的，尤其是在高频应用场景下。深入理解这些参数之间的关系，能够帮助测试人员更好地进行信号测试和分析工作。

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