脉冲呼应原理
一个“完美”的方波脉冲包含了许多阶奇次正弦谐波重量的起伏，如公式1所示：
因此，咱们能够以为丈量体系收集脉冲信号的进程，也便是先收集其各个正弦谐波重量然后再组成脉冲的进程。现在测验丈量设备包含数字示波器的前端输入带宽和模/数转化电路的带宽都是有限的（力科LabMaster 10-65Zi具有现在实时示波器的最高模仿带宽65GHz），也就决议了能收集到的谐波重量频率是有限的，下图1表明最高到21次谐波的频率成份叠加后的成果：
一般来说，高速串行数据剖析对仪器带宽的最低要求是能收集到信号基频的5次谐波，比方PCI Express 2.5Gbps数据率对应的时钟频率为1.25GHz，5次谐波则为6.25GHz，最低装备应为6GHz带宽示波器或串行数据剖析仪（比方力科SDA 760Zi-A）。下图2为最高到5次正弦谐波组成后的脉冲成果。
图2、5次正弦谐波重量叠加后的脉冲波形
从以上可看出，信号收集的最高谐波重量不只决议了方波脉冲的形状，并且影响了脉冲起伏和上升时刻丈量的成果，反响信号丈量起伏与频率的对应联系称为”幅频呼应”。
由于示波器前端模仿部件呈现出低通滤波特性，对输入信号的不同频率成份的经过才干不共同，高频重量的起伏衰减率要大于低频重量衰减率，因此幅频呼应曲线不是线性变换，而是呈滚降（RollOff）趋势，特别对高于示波器-3dB带宽的频谱成份更是表现出急剧滚降特征。依据起伏呼应曲线的不同滚降办法，现在业界干流高功用示波器首要供给两种呼应类型，别离是平整化呼应(Flat Response)和贝塞尔呼应(Bessel Response)。
平整化呼应有两大长处。第一是信号在 -3dB带宽之前的幅频呼应较为平整，衰减较小，可进行十分准确的丈量。第二是超越-3dB带宽后，频响曲线急剧下降，高频成份被有用截止（呈现出“砖墙”效应），经过的低频成分都能被后端ADC高保真采样，因此可大大减小数字示波器中的采样混叠时机，降低了波形失真度。平整化呼应示波器虽然有这些杰出的长处，但也有十分明显的缺陷：图1和图2的脉冲作用比照可看出，由于短少更多的高频成份，5次谐波叠加的脉冲比21次谐波叠加的脉冲有更大的过冲和振铃。平整呼应截止了许多的高频谐波，因此表现出比较大的过冲和振铃现象，特别是在信号上升时刻很快，远远超越示波器可准确丈量规模时，这种负面效应更为杰出。
贝塞尔幅频呼应对超越-3dB带宽的高频成分衰减速率相对较慢，因此表现出较小过冲和振铃的较好脉冲效应。但由于在-3dB带宽内对信号起伏呼应相对来说不是很平整，并且在-3dB带宽外会拖出一条较长的尾巴，这样使得后边的ADC需求更高的采样率才干保证不产生频率混叠现象。图3是贝塞尔呼应和平整呼应对同一脉冲鼓励的形状比照，从中能够看出，平整呼应带来的过冲和振铃都相对较大。
除了起伏呼应外，与脉冲呼应严密相连的别的一个概念是相位频响。输入信号从数字示波器前端输入传递到屏幕显现之间，有许多模仿放大器构成一个放大器链，信号经过这些模仿器材需求必定的时刻，或称为相位推迟(Delay)。不同频谱的信号在经过示波器内部通道时会产生不同的推迟，因此方波脉冲的不同谐波频谱的不同传达推迟会导致脉冲相位产生畸变，这种负面效应称为群推迟（Group Delay）。关于较低频率信号，群推迟的破坏性效应能够忽略不计，跟着频率越高，这种负面效应是不行躲避的问题。群推迟会使示波器的实践上升时刻比标称值更慢，并且会带来更大的颤动噪底。很显然，用户需求他购买的高功用示波器群推迟尽或许小，最好为零。 而力科高功用示波器遍及选用 DSP批改仪器的群推迟效应，依据不同的测验运用需求，首要有两种相位呼应模型：第一个模型是线性相位（Linear Phase），第二个模型是最小相位（Minimum Phase）。
抱负的线性相位概念源自群推迟概念。群推迟有时称为包络推迟，不应把它与相位推迟混杂。群推迟和相位推迟都与体系的相位相关，公式如下：
相位推迟是正弦曲线在频率f上的时刻推迟，它假定正弦曲线一向坚持不变。群推迟是f周围一组窄频率的起伏包络。能够看到，在相位Φ(f)跟着频率线性改变时，相位推迟和群推迟的解都是一个安稳的推迟。在相位与频率的联系非线性时，相位推迟和群推迟都不会对频率坚持安稳。在常常遇到的带限体系中，群推迟在频段边缘邻近上升，这意味着在其经过示波器通道 时，信号的高频成分一般会推迟。在阶跃呼应中，这表现为较慢的上升时刻和较高的过冲，由于高频成分没有和边缘一起抵达，而是在边缘传送后才抵达。而抱负的线性相位呼应（或群推迟）则克服了这些问题。
在操控理论和信号处理中，假如体系及其倒数具有因果联系且安稳，那么随时刻改变的线性体系有最小相位。生成最小相位规划的办法是规划FIR滤波器，是带宽有限体系能够完成的最佳呼应，由于它具有因果效应，时刻t<0时，一切输入鼓励均无呼应，是一种更挨近天然状况的相位呼应办法。整体来说，对触及眼图的丈量，线性相位具有更好的呼应特色。但关于其他通用信号测验而言，最小相位呼应对信号保真度作用更好。
2、脉冲呼应优化类型
示波器对阶跃脉冲的呼应(Step Response) 需求从两个方面来剖析，一个是起伏呼应，另一个便是相位呼应（或群推迟）。用户在评价一台高带宽示波器功用时，会期望收集到的信号：1、更小的过冲Overshoot ；2、更小的前冲Preshoot ；3、更快的安稳时刻也便是更小的振铃；4、与示波器标称带宽所共同的上升时刻。
依据以上剖析，贝塞尔起伏呼应有更小的过冲或振铃，但上升时刻也较慢，也会在-3dB带宽外引起采样频率混叠的负面效应；而平整起伏呼应上升时刻更快，但会带来更大的过冲和振铃。至于相位呼应方面，线性相位呼应批改群推迟至零，降低了不同频率成分的相位不共同性，十分适宜串行数据的测验和剖析，比方眼图和颤动等。最小相位呼应是一种“因果“呼应，阶跃产生前的一切用应包含前冲都为零，是一种最挨近实在国际的呼应，适宜通用信号测验范畴，虽然它会带来最慢的状况翻转速率。
现在业界首要厂家研发的高功用示波器，对脉冲的起伏呼应和相位呼应能够组组成三种脉冲呼应优化办法，别离是：Pulse Response选用四阶贝塞尔起伏呼应和最小相位呼应；Eye Diagram选用四阶贝塞尔起伏呼应和线性相位呼应；Flatness Response选用平整化起伏呼应和线性相位呼应。
这三种呼应优化类型不存在哪个更好的问题，而是别离习惯了不同信号的测验运用需求。下表1总结了三种呼应优化形式的不同特色和适用范畴。
下图4显现了三种示波器呼应办法对输入阶跃脉冲呼应作用的比照总结。
从上图可剖分出Pulse Mode阶跃脉冲跃迁速率最慢，前冲为零，-3dB带宽内起伏有必定衰减，-3dB带宽外起伏滚降速率较慢，在高频点群推迟不为零；Eye Mode阶跃脉冲跃迁速率较快，前冲被明显进步，由于需求到达与过冲共同的对称性，在整个带宽规模内都坚持群推迟为零，特别适宜眼图等串行数据剖析办法，同样在-3dB带宽内起伏有必定衰减，-3dB带宽外起伏滚降速率较慢；Flatness Mode阶跃脉冲跃迁速率最快，但也有最大的过冲和前冲以及振铃等，-3dB带宽内幅频呼应较平整，超越-3dB带宽后，频响曲线急剧下降，其在通频带内能坚持线性相位呼应，关于朴实正弦信号和调制波形测验来说十分适宜。
3、怎么挑选适宜的示波器呼应形式
以上剖析了了几种示波器呼应的不同特色，以及它们的适用范畴。示波器呼应优化怎么进步信号收集的保真度，咱们能够做出以下定论：
1、 用户输入信号与屏幕上显现的波形之间的拟合程度“永久”遭到示波器呼应办法的影响；
2、 任何示波器都有非抱负的行为，包含起伏衰减，相位误差，噪声动摇等；
3、 每个示波器厂家都会采纳某种手法去最小化示波器呼应对被测信号的负面影响，通常会带来功用的折中。并且需求认识到没有哪种示波器呼应是抱负的，最好的呼应永久取决于用户的实践运用。
一般状况下，每个示波器厂家会依据本身仪器的商场侧重点，为高带宽示波器装备上述三种脉冲呼应优化的一种，比方有的仪器厂商侧重于射频信号或矢量调制信号测验范畴，它的示波器就只供给平整化的呼应优化形式，而有的仪器厂商为寻求更高的眼图生成作用，就只供给Eye Mode呼应办法，实践上用户的需求或许是多方面的，既需求测验信号通用特性，也或许需求剖析串行数据信号质量，还或许需求收集射频信号等，仅供给一种呼应形式无法满意客户期望运用示波器悉数价值的需求。
力科全系列高端示波器不只具有业界最好的功用指标，包含最高的65GHz模仿带宽和最快的160GSa/s实时采样率，并且还初次完成了在同一台示波器上一起支撑三种脉冲呼应优化形式的功用，从而为用户的不同测验需求供给了最高的信号收集保真度。
