安捷伦S系列示波器硬件规划解剖

安捷伦推出的新一代示波器—S系列示波器，代表着半导体技能的打破和示波器开展的新方向。Infiniium S 系列示波器在500MHz—8GHz带宽规模内为示波器树立了功能上的新标杆。

Infiniium S系列示波器运用业界带宽最高采样率最快的10位模数转换器（ADC），笔直分辨率是传统示波器的四倍（由于传统示波器大都选用8位ADC），信号细节的出现愈加准确。结合低噪声前端，S 系列示波器的有用位数（ENOB）目标遥遥领先业界，可达8位以上。Infiniium S系列示波器在500MHz 至 8GHz 带宽规模内供给多种挑选、4通道DSO和16逻辑通道MSO等不同的挑选，以及业界同类产品最深的存储器：一切通道标配50Mpts存储器，半通道形式下可到达100 Mpts，选件可达800Mpts。

S系列示波器配有业界最全面的各种丈量应用软件，选用的电脑主机板是8GB RAM 装备，能够在一切作业形式下确保快速呼应。固态硬盘完成极速发动并增强可靠性。15英寸（38.1 cm）多点触控电容屏，不只显现尺度为职业之冠，而且在操作体会方面引领业界未来方向。

图1 S系列示波器外形

=S系列示波器规划的比较简练，内置一块示波器收集板和一块工控机主板，主板的CPU是Intel的i5四核3GHz处理器，8GB内存，运转嵌入式规范的Windows7 64位操作系统。示波器收集板是要害部件，如图2所示。收集板运用了20层的PCB，而且运用了低损耗的Rogers板材。运用了单芯片40GSa/s ADC（有三种作业形式：单通道40G，双通道20G，四通道10G）使得芯片本钱降低到最小（多个ADC需求多个FPGA做内存办理和信号处理，本钱相对较高）。下面分别对各个部分进行解剖。

图2 S系列示波器收集板

1. 10位40GSa/s ADC

如图3所示的ADC是业界第一个40GSa/s、10位的ADC，在自定义的33mm BGA封装上封装了2个芯片，左面的是130nm的BiCMOS buffer %&&&&&%，右边的是65nm的CMOS（9mmx 14mm)的数据转换器。这个ADC可作业在单通道40GSa/s，2通道20GSa/s，4通道10GSa/s形式。这意味着这个ADC不只仅能够用于 S系列示波器，还能够用于更高端的示波器，为接下来发布其他新的示波器打下了一个根底。这个ADC的有用位ENOB可到达8.7位，到达12位的高速数采 卡的功能。

图3 10位 40GSa/s ADC

以1GHz带宽示波器为例，输入不同测验正弦波的ENOB图表如图4所示（测验时，示波器设置为100mv/div，输入测验正弦波起伏为7.2格）

图41GHz带宽的有用位

与商场现已有的1GHz高清示波器做比较，有用位成果如图5所示（比照的是LeCroy的HDO6104）。影响有用位的不只仅是ADC，还有前端放大器，S系列示波器由于规划了低噪声的前端，所以有用位较高。

图5-1 高清示波器的有用位比较

图5-2 业界同类示波器的有用位比较

这颗ADC别的一个长处对错线性规划的较好，500MHz时SFDR能够到达-73dBc，不同频率的SFDR见图6所示。

图6 S系列示波器的SFDR功能

现在业界最高功能的高速数采卡是Agilent的M9703A，12位ADC,1.6GSa/s(穿插3.2GSa/s）采样速率，关于FRF（1GHz 带宽选件）的功能目标如图7所示。比照可见，1GHz以内带宽时，S系列示波器与其适当，可是由于有过采样才能，S系列示波器的动态规模还要大些。

图7 M9703A高速数采卡的ADC功能目标

2.低噪声模仿前端

为了发挥10位ADC的功能，特别规划了一个低噪声模仿前端，这个低噪声前端带宽可达8GHz（对外连接器也是镀金的精细PBNC）。支撑50ohm和 1Mohm输入途径，而且每个途径都支撑带宽约束滤波器，以削减不需求的噪声。在1GHz带宽时，只要90uV的噪声，而且硬件支撑2mv/div的笔直 灵敏度。运用电子衰减器削减噪声和添加可靠性。而且经过软件软件license可进行带宽晋级。放大器，模仿滤波器和带宽晋级都经过图中的大的芯片完成， 这个芯片是130nm BiiCMOS%&&&&&%。