中心議題：

• 無源探頭原理 
• 改善SDRAM信號質量

解決方案：

• 串聯匹配是較好的SDRAM的時鍾端接策略
• 在原理圖設計中，需要加上串聯的電阻和並聯的電容
• 無源探頭在高頻時阻抗太小，不能準確的測量波形
• 需要使用高帶寬的有源探頭

前(qian)個(ge)周(zhou)末(mo)接(jie)到(dao)了(le)一(yi)個(ge)朋(peng)友(you)的(de)電(dian)話(hua)，詢(xun)問(wen)我(wo)如(ru)果(guo)內(nei)存(cun)有(you)問(wen)題(ti)
，需(xu)要(yao)測(ce)試(shi)哪(na)些(xie)項(xiang)目(mu)
？對(dui)於(yu)這(zhe)個(ge)很(hen)常(chang)見(jian)的(de)問(wen)題(ti)，我(wo)習(xi)慣(guan)性(xing)的(de)回(hui)答(da)他(ta)先(xian)測(ce)量(liang)內(nei)存(cun)時(shi)鍾(zhong)和(he)讀(du)寫(xie)時(shi)序(xu)看(kan)看(kan)

，然(ran)後(hou)結(jie)束(shu)了(le)通(tong)話(hua)。沒(mei)過(guo)一(yi)會(hui)，我(wo)那(na)朋(peng)友(you)又(you)打(da)過(guo)來(lai)，告(gao)訴(su)我(wo)他(ta)遇(yu)到(dao)一(yi)個(ge)怪(guai)事(shi)
，他(ta)用(yong)探(tan)頭(tou)點(dian)測(ce)內(nei)存(cun)時(shi)鍾(zhong)時(shi)，係(xi)統(tong)的(de)程(cheng)序(xu)不(bu)卡(ka)了(le)，可(ke)以(yi)順(shun)利(li)啟(qi)動(dong)並(bing)運(yun)行(xing)。聽(ting)到(dao)這(zhe)個(ge)描(miao)述(shu)，我(wo)頓(dun)時(shi)感(gan)興(xing)趣(qu)了(le)，開(kai)始(shi)仔(zai)細(xi)詢(xun)問(wen)待(dai)測(ce)試(shi)的(de)電(dian)路(lu)和(he)測(ce)試(shi)儀(yi)器(qi)。

待測試的電路板的內存控製器為A公司的ARM架構的MCU
，內存為Micron的SDRAM
，內存時鍾頻率為100MHz，測試儀器為某200M帶寬示波器
，探頭為示波器標配的無源探頭。在以往的探頭培訓中，我曾多次給客戶講探頭的重要性，在我的幻燈片中有以下幾句話：

在把探頭連接到電路上時，可能會發生下麵三種情況：
1. 您可以把實際波形形狀傳送到示波器屏幕上。
2. 探頭可能會改變波形形狀，您會在示波器上觀察到不同形狀的信號。
3. 您可能會改變被測設備的運行(良好的設備可能會開始不能正確運行
，或反之)

顯xian然ran，今jin天tian我wo這zhe位wei朋peng友you遇yu到dao的de情qing況kuang正zheng好hao滿man足zu第di三san種zhong的de最zui後hou三san個ge字zi，即ji探tan頭tou使shi運yun行xing異yi常chang的de設she備bei變bian正zheng常chang了le。如ru果guo這zhe樣yang的de情qing況kuang能neng經jing常chang發fa生sheng
，想xiang必bi每mei位wei加jia班bandebug電路的工程師都可以不再苦惱

，隻需一個合適的探頭就可以找到問題原因並解決問題了。
從無源探頭的原理來看，如圖1所示為常見的無源探頭的簡化電路圖
，通常示波器標配的無源探頭的直流輸入電阻為10兆歐（探頭的9兆歐與示波器前端1兆歐串聯）
，輸入電容為10pf左右
，與9兆歐電阻並聯。當待測試信號的頻率較高時
，容抗隨著頻率升高而減小，所以無源探頭整體的輸入阻抗變小，當頻率為100MHz時，輸入阻抗為159歐。
回到和朋友的對話
，既然無源探頭在100MHz時等效於100多歐的電阻，於是我建議他找個100歐的電阻並聯端接到內存芯片的時鍾上，即時鍾信號接100歐電阻到地。十多分鍾後，朋友告訴我並聯100歐電阻後係統正常工作了，可以結束加班了。不過從示波器僅有的200MHz帶寬來看
，是根本無法準確測量100MHzdeshizhongxinhaode，suoyi，womenyuedingjitianhoubadianlubandaidaolikeshenzhendeshiyanshiyonggenggaodaikuandeshiboqijinxingceliang
，zheyangkeyizhunquefenxiduanjiedianzuqianhoudeshizhongboxing。

幾天後
，我們在實驗室重新測試了該係統的時鍾
，測試儀器為SDA816Zi（帶寬16G，采樣率40G）
，探頭為ZS1500（帶寬1.5GHz）。由於待測試信號頻率僅為100MHz，所以通常1G以上示波器和探頭足以滿足需求（注：對於某些上升時間很快的時鍾，比如PCIExpress的100MHz時鍾，1GHz的帶寬是不夠的，需要更高帶寬的示波器）。下圖2左圖為未作端接時在SDRAM芯片端測量時鍾波形，右圖為靠近SDRAM顆粒並聯100歐電阻後的波形
，兩者相比，前者的過衝高達7.8V
，電路板不能正常工作；而後者過衝較小，電路板可以正常工作。
盡管並聯了100歐電阻後電路板能正常工作了
，但是接收端測量到的峰峰值高達6.2V
，對於SDRAM芯片3.3V的de工gong作zuo電dian壓ya來lai講jiang還hai是shi比bi較jiao大da的de
，長chang期qi工gong作zuo可ke能neng會hui導dao致zhi內nei存cun芯xin片pian出chu問wen題ti，所suo以yi
，我wo們men還hai需xu改gai進jin端duan接jie策ce略lve。在zai信xin號hao完wan整zheng性xing書shu籍ji中zhong
，通tong常chang有you串chuan聯lian匹pi配pei
、並聯匹配、RC網絡
、戴維南網絡等端接方法，如下圖3所示。相比並聯匹配
，串聯匹配不用提供DC電流到地或者電源，不會對輸出的高低電平產生影響，能減小過衝和EMI，所以我們接著嚐試串聯匹配下的信號質量。
由於電路中ARM的MCU輸出的一路100MHz時鍾要驅動兩個SDRAM芯片，布線上MCU出來的時鍾剛出來就分成兩路後連向兩個SDRAM的時鍾引腳，所以我們采用了在兩路時鍾分支上同時串聯100歐電阻加並聯10pf電容的端接方法。在PCB上割線
，焊上電阻和電容後測量的結果如下圖4所示
，改進後的時鍾峰峰值為3.44V，波形無過衝
，信號質量良好。電路板係統運行正常。
下圖5所示為隻串聯100歐電阻時測量到的波形，信號有過衝
，峰峰值為5.35V
，偏大，對比圖4的端接方法，串聯電阻加上並聯電容是較好的解決方法。
總結：在這個案例中
，我們得到的以下經驗：
1
、 串聯匹配是較好的SDRAM的時鍾端接策略
，在原理圖設計中，需要加上串聯的電阻和並聯的電容，如果MCU輸出的時鍾驅動能力弱
，可以不使用並聯的電容或者換用較小的電阻。
2、 準確的測量內存時鍾需要足夠帶寬的示波器和探頭，無源探頭在高頻時阻抗太小，不能準確的測量波形
，需要使用高帶寬的有源探頭。