测试手机摄像头模组,采样率为何不对

  上周在微信上收到一位小伙伴的求助信息,其实是一个很简单的问题,但是就是这么简单的问题,却是很多工程师经常会犯错的地方。今天就和大家一起来分享下这个问题。

背景介绍:

         一位手机研发工程师在测试手机摄像头模组的的I2C信号时,得到的波形如下图所示:

         很显然波形已经失真,与I2C的规范不一致,I2C的规范的波形如下图所示:

        

分析问题:

         看到这个问题的时候,很自然的想到是不是测试出了问题,因为手机方案是比较成熟的设计,对于这类低速的信号,即使出问题也不会很严重。

         I2C的信号在快速模式下的速率只有400Kbps,测量所使用的示波器为是德科技的MSO-X 2024A,带宽为200MHz,采样率为2GSa/s。按照民间流传的经验,测试设备(示波器+探头)的带宽是信号带宽的3~5倍,掐指一算这已经远远超过了,采样率也妥妥的足够。那是什么问题呢?再把发过来的图放大,仔细一看,果不其然,采样率设置的太小,只有50KSa/s

         好的问题找到了,立马让他修改采样率,再做一次测试,当把采样率调节到12.5MSa/s时,获得的结果如下:

结论:

         由于采样率不足够,导致测试的结果不正确。

         这整个过程中涉及到一个关键的概念,就是采样率。这是很多工程师在平常的工作中不太注意的问题。

         示波器的采样率就是指在示波器的采样时间间隔。比如本案例中使用的示波器为2GSa/s,那么最大值的情况为每隔500ps进行一次采样,而当设置为50KSa/s时,则每一次采样的间隔为20us。对于400Kbps的信号,显然无法满足要求,自然会导致获得的信号失真。

         一般情况下,采样率要满足奈奎斯特采样定律:即采样率至少要大于信号中最高频率的2倍。这样才能保留住原始信号的信息。

         大家在选择示波器的时候往往只是在乎带宽,其实示波器的采样率、存储深度也同样非常重要,三者称之为示波器的三大要素,专业的工程师还会考察设备的底噪、高级触发功能、协议包、一致性测试软件等等。

原文标题:【敲黑板】你的产品没问题,只是你的采样率不对

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