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采样示波器和实时示波器的比较

这是一篇Wavecrest的旧文章,最早发表于2004年,当时10G带宽以上的示波器还没问世,示波器3强的主力基本还是6GHz。Wavecrest比较了自家的SI

这是一篇Wavecrest的旧文章,最早发表于2004年,其时10G带宽以上的示波器还没面世,示波器3强的主力根本仍是6GHz。Wavecrest比较了自家的SIA-3000和Agilent86100,54855A,Tektronix6604,LeCroy6GHz(未指明类型)在测验波形的上升沿和眼图方面的差异。选用Agilent12GHz码型发生器发生2个波形,2.125Gb/s和4.25Gb/s的K28.5码型。

测验1:测验2.125Gb/s的K28.5码型。

2.125Gb/sK28.5码型上升沿、下降沿均<20ps,以下分别是不同示波器的眼图体现。

Figure1-Agilent20GHzSamplingscopeEyeDiagramof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure2-SIA-30006GHzscopeEyeDiagramof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure3-Agilent6GHzRealTimeScopeEyeDiagramof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure4-Tek6GHzRealTimescopeEyeDiagramof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure5-Lecroy6GHzRealTimescopeEyeDiagramof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure1所示的波形近乎抱负,而其他实时示波器则有明显的过冲。因为实时示波器在上升沿或下降沿要比采样示波器有更大的振铃,换句话说,反射更严峻。

Figure6-Agilent20GHzsamplingscopewaveformcaptureof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure7-Wavecrest6GHzsamplingscopewaveformcaptureof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure8-AgilentRealTimescopewaveformcaptureof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure9-TektronixRealTimescopewaveformcaptureof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figure10-LecroyRealTimescopewaveformcaptureof2.125Gb/sK28.5pattern.

Figures6到10显现了5个示波器上显现出来的眼图,一切的实时示波器在边缘前后都体现出来了过度的振铃,这也表明晰实时示波器的阶跃呼应不太好。这些实时示波器只具有50ps的分辨率,为了战胜这个缺点,选用了Sin(x)/x或sinc内插,这种内插能够很好的再现正弦波,但对方波的作用却欠好。今日的串行数据越来越变得像方波,所以评价示波器功能时检查串行信号的体现是极其重要的。

Figure11-OverlayofeyediagramsforAgilent20GHzsamplingscope(DarkBlue),6GHzSIA-3000scope(LightBlue),Agilent6GHz(DarkYellow),Tektronix6604(LightYellow)andtheLecroy6GHzRealTimescope(Red).

Figure11显现了一切5个示波器眼图叠加在一起的成果。深蓝色的是Agilent86100,浅蓝色的是SIA-3000,深黄色是Agilent54855A,浅黄色是Tektronix6604,赤色则是LeCroy的6GHz示波器。因为带宽的约束,实时示波器的脉冲呼应也不够好,这会使得在高速数字信号的完整性丈量中眼图丈量的差错加大。

测验2:4.25Gb/s的K28.5码型

4.25Gb/sK28.5码型上升沿、下降沿均<20ps,以下分别是不同示波器的眼图体现。

注:4.25Gb依照1.8xbitarate的要求,需求8GHz带宽的实时示波器,依照3x基波频率要求,6GHz牵强能测验,

可是假如要很好的调查起伏信息,则至少需求5x基波频率,也便是11GHz,才能将频谱重量的能量很好的包括进来。明显用6GHz带宽的示波器丈量4.25Gb/s的码流不是很合适。

Figure12-Agilent20GHzsamplingscopewaveformcaptureof4.25Gb/sK28.5pattern.

Figure13-Wavecrest’s6GHzsamplingscopewaveformcaptureof4.25Gb/sK28.5pattern.

Figure14-Agilent6GHzRealTimescopewaveformcaptureof4.25Gb/sK28.5pattern.

Figure15-Tektronix6GHzRealTimescopewaveformcaptureof4.25Gb/sK28.5pattern.

Figure16-Lecroy6GHzRealTimescopewaveformcaptureof4.25Gb/sK28.5pattern.

Figure17-OverlayofeyediagramsforAgilent20GHzsamplingscope(DarkBlue),6GHzSIA-

3000scope(LightBlue),Agilent6GHz(DarkYellow),Tektronix6604(LightYellow)andtheLecroy6GHzRealTimescope(Red)for4.25Gb/sK28.5datastream.

信号保真度

从以上测验可见,示波器模仿带宽是整个体系功能的瓶颈。3个实时示波器和Wavecrest的采样示波器相同具有6GHz的模仿带宽,可是Wavecrest的采样示波器相对来说,具有更好的振铃按捺,十分小的过冲和预冲,能够更好的再现波形。Figure18显现了约束示波器功能的要素。模仿带宽仅仅其中之一,除此之外,阶跃呼应(stepresponse),分辨率,插值都是限制信号保真度的要素。实时示波器差的阶跃呼应和分辨率将导致波形再现的过错。

频响滚将特性也会影响信号保真度。假如仪器的的传递函数在-3dB点或模仿带宽上下降的过快,将会严峻衰减高频信号和带来不精确的丈量成果。相同非线性也会严峻的影响丈量体系的信号保真度。Figure19展现了几个具有相同模仿带宽的不同示波器的传递函数,从中能够看出这些频响曲线的不同很大,这将在丈量中导致十分不同的成果。

关于高端示波器来说,带内的频响越平整越好,带外则是越陡越好,一般讲带外滚将峻峭的曲线称为砖墙(brickwall)呼应。砖墙呼应是低通滤波器竭力寻求的,但明显就算音频上的砖墙呼应,完成起来也并没有那么简单。因为高带宽的示波器采样率最小是带宽的2.5倍,所以近似砖墙的呼应则十分重要,不然很简单引起混杂。当然示波器3强早就留意到了这个问题,都选用了独家的解决方案抗混杂,大多数是选用DSP批改。

Fresponsevs.Frequency

Figure19-Oscilloscopetransferfunctionshowssystemfrequencyresponse.

定论

因为实时示波器的缺点,在丈量中会发生一些差错,比方上升沿,下降沿,起伏,眼图,颤动等等,可能会发生误判。模仿带宽并不是决议体系功能的仅有要素,其他的比方阶跃呼应,分辨率,插值方法在决议仪器的功能方面相同重要。

采样示波器和实时示波器的差异

实时示波器采样示波器

能够显现单次瞬时事情更低的采样率支撑更分辨率的ADC转化

无需显现触发更宽的带宽

无需重复的波形更低的本底噪声

直接丈量周期到周期颤动更低的固有颤动

长记载长度/深存储器可替换的前端光学模块

适用于故障诊断状况能够用于TDR以便进行阻抗和S参数丈量

更低的具有本钱

因为这篇文章是2004年的旧文,所以不能体现出这几年实时示波器的蓬勃开展。高速串行使用在这几年的敏捷遍及,直接促进了高带宽示波器的快速开展,DSP,SiGe,InP技能的引进使得高带宽示波器具有更好的频响曲线,更高的采样率,更好的阶跃呼应,更低的底噪,更小的本底颤动,文中说到的实时示波器的一些问题现已被大大改进或许消失。

假如Wavecrest能再来一次比拼就好啦,这能够让我们更好的了解当下实时示波器和采样示波器的差异,以及实时示波器的技能进步。惋惜的是Wavecrest现已被gigamaxtech收买。在这个隆冬里,抱团取暖或傍上豪门成了小企业的不贰之选。

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