高分辨率示波器在高保真度測(cè)試的應(yīng)用

更新時(shí)間：2024-07-09 點(diǎn)擊次數(shù)：387

高分辨率示波器越發(fā)常見地應(yīng)用在對(duì)信號(hào)保真度要求比較高的測(cè)試測(cè)量領(lǐng)域。設(shè)計(jì)一款具備高信號(hào)保真度的示波器不僅僅是采用高分辨率的ADC這么簡(jiǎn)單。從信號(hào)采集到顯示需要做到步步為營(yíng)，這對(duì)器件選型、版圖和低噪聲電源設(shè)計(jì)，都提出了極為嚴(yán)苛的要求。研發(fā)團(tuán)隊(duì)具有數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)來(lái)應(yīng)對(duì)這些設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)，并推出了具備極低底噪、高隔離度和高直流精度的新款示波器。包括垂直水平放大，多點(diǎn)數(shù)FFT功能和大偏置范圍在內(nèi)的眾多功能，幫助工程師直面測(cè)試挑戰(zhàn)。的SDS800X HD、SDS1000X HD、SDS3000X HD和之前發(fā)布的SDS7000A系列能提供從70MHz到8GHz帶寬的高分辨率示波器。

SDS3000X HD主圖示波器圖.png

示波器整體的設(shè)計(jì)水平，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于ADC位數(shù)對(duì)信號(hào)保真度的影響。高分辨率示波器整體設(shè)計(jì)質(zhì)量極其優(yōu)異。首先，通過(guò)器件選型和豐富的EMI和電源設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，示波器模擬前端底噪極低。同時(shí)，高采樣率和深存儲(chǔ)能使得濾波后，底噪進(jìn)一步降低。比如，SDS7304A示波器，具有20GSa/s的采樣率，并且全帶寬底噪低至200μVrms。通過(guò)過(guò)采樣、帶寬限制和ERES濾波之后，其可在200MHz的帶寬內(nèi)達(dá)到40μVrms的底噪水平。所有的高分辨率示波器均采用了類似的靈性設(shè)計(jì)。

通道間的隔離度對(duì)信號(hào)保真度的影響非常大。信號(hào)在通道間的耦合會(huì)嚴(yán)重影響其保真度。圖1所示的SDS3000X HD示波器在200MHz帶寬內(nèi)具有1000:1的隔離度，相比競(jìng)品，通道間的耦合小了10倍。

增益精度是電壓從0V增加到ADC MAX范圍時(shí)，引入到信號(hào)的誤差，通常用百分比來(lái)表示，并且與ADC本身的性能有關(guān)。比如SDS1000X HD系列高分辨率示波器，垂直檔位為5mV/div或以上時(shí)，具有±0.5%的增益精度，優(yōu)于競(jìng)品4倍。結(jié)合垂直放大、高偏置范圍和多點(diǎn)FFT等功能，以滿足工程師對(duì)于信號(hào)高保真度的測(cè)試需求。

垂直放大功能對(duì)于高分辨率示波器都極為重要。因?yàn)?0bit以上的ADC分辨率，已經(jīng)比普通屏幕的單個(gè)像素精度更高了。為了充分發(fā)揮高分辨率的作用，垂直放大尤為重要。有一些示波器不具備垂直放大功能，或者只能在暫停模式下才允許放大，但是垂直放大功能可以在不改變ADC檔位的情況下，實(shí)時(shí)進(jìn)行操作并且保證ADC不過(guò)飽和。圖2是垂直放大20倍顯示小信號(hào)細(xì)節(jié)的窗口。結(jié)合MAX 15.6英寸大屏幕，能給工程師提供小信號(hào)觀察工具。

20倍垂直放大窗口.jpg

20倍垂直放大窗口

直流偏置和放大功能一起使用，可以進(jìn)一步增加復(fù)雜信號(hào)的觀測(cè)能力。這款示波器能提供多達(dá)11個(gè)偏置范圍，在給定的電壓檔位下能提供比競(jìng)品高8倍的偏置。在大偏置范圍的加持下，工程師可以用更精細(xì)的檔位來(lái)觀測(cè)帶偏置的小信號(hào)。而市面上其它一些高分辨率示波器，不具備這樣的偏置能力，工程師只能用8倍檔位來(lái)觀測(cè)信號(hào)，相當(dāng)于把ADC的有效位數(shù)減少了3位。

多點(diǎn)數(shù)的FFT功能拓展了高分辨率示波器在射頻領(lǐng)域的應(yīng)用。SDS7000A具備50Ω輸入阻抗和12bit的高分辨率，使得其能捕獲和分析高達(dá)8GHz的射頻信號(hào)。所有的高分辨率示波器都具有多點(diǎn)數(shù)的FFT功能。圖3顯示了SDS7000A的32M點(diǎn)FFT功能在頻域分析中的應(yīng)用。

32Mpts FFT功能.jpg

32Mpts FFT功能

一直秉持對(duì)信號(hào)高保真度的要求，結(jié)合靈活的顯示方式，使得高分辨率示波器在高信號(hào)保真測(cè)試時(shí)游刃有余，希望能提供從70MHz到8GHz帶寬的高分辨率示波器，結(jié)合靈活的觀測(cè)功能以及高質(zhì)量的整體設(shè)計(jì)，能滿足工程師各種各樣的復(fù)雜測(cè)試需求。

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