Picotest推出了一款非常独特的谐波梳状发生器

它不仅设计用于揭示电源和电压总线设计中的共振（电源完整性），而且在EMC测量和故障排除方面也有很多用途。 。它还具有几个独特的功能，使其与所有其他梳状发生器区别开来：

它的大小约等于USB拇指驱动器，并从任何USB端口获得5V电源。

发生器有五种不同的频率模式，从1 kHz到8 MHz。

有几种模式是“抖动”，以帮助填补谐波梳之间的间隙。

模式1逐步通过三个不同的频率步长（1 kHz，100 kHz和8 MHz），以便更好地揭示电路谐振。

图1显示设备的大小。按下大的顶部按钮，您将循环显示五种模式（由三个LED指示）。发生器输出终止于SMA连接器。由于该器件是完全独立的，因此只需要任何USB端口提供5V电源，包括USB电池组。这将允许便携式操作，我们稍后会看到。有用的谐波含量可以轻松覆盖高达1.5 GHz甚至更高。操作不需要外部软件。

图1 - Picotest J2150A谐波梳状注射器略大于USB拇指驱动器（图片来源，Picotest.com这个设备最初设计用于帮助揭示开关和线性电源设计中的电路谐振，以及电源总线谐振。由于这些电路中通常使用的电容很大，因此这些谐振通常低于几MHz。然而，由于电路板，电缆和其他结构共振，在数百MHz中可能存在更高的谐振。各种模式如图2所示。模式1是上电时的默认模式，并逐步通过模式2到4，以激发所有谐波频率 - 从而快速显示问题共振。一旦在模式1中识别出谐振频率，则可以使用频率为1kHz，100kHz和8MHz的模式2至4脉冲函数来对特定谐振进行归零。所有模式1到4都包括脉冲宽度抖动，以帮助填充梳子之间的间隙。模式5是例外，是一个简单的50％占空比方波，运行频率为10 kHz。模式2和3具有足够高的分辨率，以准确地识别电路谐振。但是，8 MHz模式可用于确定EMI故障排除的高频谐振，我将在稍后介绍。

图2 - 有五种模式，可设置按下设备上的顶部按钮

图3显示了系统的简化框图。 RISC处理器控制时钟频率和抖动算法。来自处理器的脉冲被整形并进入驱动电路，产生470 ps的上升时间和270 ps的下降时间（典型值）。输出是直流耦合的，因此该信号可用于调制其他Picotest电压和电流注入器。为了交流耦合输出，可以使用Picotest P2130A直流阻断器（500 Hz至8 GHz）。

图3 - 谐波的简化框图注射器（图片提供，Picotest.com）。

图4显示了使用模式4（8 MHz抖动基波）时高达1 GHz的典型谐波输出。罗德＆amp; Schwarz RTE 1104示波器用于此捕获。正如我过去所写的那样，这种模式对验证EMI测试室非常有用（参见参考文献）。图5和图6显示了使用模式2（1 kHz抖动基波）时的频谱。

图4-使用模式4（8 MHz抖动基波）输出到1 GHz的谐波含量。

图5 - 这里，我们'使用模式2（1 kHz抖动基波）重新测量谐波到10 MHz。

图6 - 图5中的屏幕截图。

EMC应用
谐波梳状发生器有几种与EMC相关的应用。一个有用的应用是测量电缆或其他结构共振。通过使用电流探头将谐波注入电缆，您可以使用第二个电流探头测量谐波含量。电缆谐振由谐波峰值表示。图7显示了整体设置。在这种情况下，我使用的是泰克RSA306频谱分析仪和一对Fischer Custom Communications F-33-1电流探头。探针的位置并不重要。如您所见（图8和图9），这条1.2米长的BNC电缆在96 MHz处存在峰值谐振。有关更多详细信息，请参阅我之前关于测量电缆谐振的文章（参见参考资料）。

图7 - 测量电缆谐振的设置。将谐波注入右侧电流探头，并通过左侧探头检测电缆响应。

图8 - 优点Picotest谐波注入器可以在粗调频率和精细频率梳子之间进行调整。在这里，我们使用8 MHz梳子，可能很幸运能够达到96 MHz的峰值。通常，这种粗略设置可能会错过精确的峰值共振。

图9 - 这里，我们测量相同的电缆共振，但使用100 kHz梳子。如您所见，共振峰的分辨率要好得多。

谐波注入器的一个非常巧妙的功能是它可以由USB电池组供电（图10）。这允许完全便携式操作。我经常使用谐波梳状发生器来表征EMI室。例如，将它们放在您的转盘上并在进行一致性测量之前检查腔室的测量精度是明智的。通过执行日常测量，可以识别松动的连接器或断开的电缆。它们还可用于比较两个或更多腔室的测量性能。我建议使用几个夹在同轴电缆周围的铁氧体扼流圈，以帮助将发生器与天线分离。

图10 - 因为谐波注入器可以直接运行从USB电源，它可以作为一个独立的发射源。例如，通过连接一个小天线，它可以验证半消声室的正常运行。
电源完整性应用
电源完整性测试和故障排除真的是谐波的地方注射器闪耀。通过将紧密间隔的谐波梳注入线性或开关电源的电源总线或控制回路，可以揭示由于开关波形上的振铃而可能导致不稳定或EMI的麻烦的谐振。 Picotest具有单端口和双端口探头，可与谐波注入器一起使用，以寻找电源总线电路中的问题共振。
在图11中，我注入100 kHz方波（模式5）从提供125 MHz晶体振荡器的线性稳压器进入3.3V电源总线。频谱分析仪以125 MHz为中心，您可以很容易地将7 MHz谐振视为时钟的边带。通过在3.3V总线上增加一个15 uF电容，可以消除谐振。
有关电源完整性测试的更多信息，请参阅Steve Sandler的新书“电源完整性 - 测量，优化和排除电子电源相关参数”系统。我几个月前看了这本书（参见参考文献）。

图11 - 测量电源总线结构内共振的测试装置。

图12 - 7 MHz的电源总线谐振显示为125 MHz时钟的边带。

图13 - 通过在3.3V总线上增加一个15 uF电容，可以消除谐振。