高帶寬實(shí)時(shí)數(shù)字示波器帶寬實(shí)現(xiàn)原理及市場(chǎng)應(yīng)用分析

　　摘要：隨著消費(fèi)、通信、存儲(chǔ)、高性能計(jì)算、視頻等領(lǐng)域?qū)λ俣燃皫捗芗蛻?yīng)用要求的不斷提升，信號(hào)的速率也在迅速地提高。這對(duì)數(shù)字實(shí)時(shí)示波器等測(cè)試設(shè)備的性能提出了更加苛刻的要求。帶寬的高低直接決定了能夠測(cè)量到多高速率的信號(hào)以及測(cè)量到的信號(hào)的真實(shí)性程度。本文就將對(duì)高帶寬示波器的應(yīng)用、示波器高帶寬的實(shí)現(xiàn)方法及瓶頸以及美國(guó)力科公司最新發(fā)布的的LabMaster 10Zi做一簡(jiǎn)要介紹。

　　需要多高的示波器帶寬

　　根據(jù)傅里葉變換原理，任意一個(gè)信號(hào)均可以分解為多個(gè)正弦波，其中偶次倍頻信號(hào)能量為零，奇次諧波的功率譜能量隨著諧波次數(shù)的增加而逐漸下降。

　　如圖1所示為一高速信號(hào)的功率譜密度示意圖。其中縱軸表示信號(hào)的功率，水平軸表示比特率(1/2為一次諧波位置，3/2為3次諧波位置等等)。圖中的0，10，20，……100對(duì)應(yīng)的曲線，表示信號(hào)的速率一定，但是信號(hào)的上升時(shí)間分別占信號(hào)位寬(Unit Interval)的不同比例時(shí)(0%，10%，20%，……100%)的功率譜密度趨勢(shì)圖?？梢?jiàn)信號(hào)的邊沿越陡上升時(shí)間越小，信號(hào)的能量下降得就越慢，此時(shí)就需要使用更高帶寬的示波器來(lái)測(cè)量信號(hào)的更高次諧波，才能夠保證信號(hào)的真實(shí)性，圖中紅色虛線即表示信號(hào)上升沿很陡時(shí)候的功率譜曲線，而藍(lán)色虛線表示信號(hào)上升沿時(shí)間約為信號(hào)位寬100%時(shí)的功率譜曲線。而對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的高速串行信號(hào)來(lái)說(shuō)，信號(hào)的上升時(shí)間一般為信號(hào)位寬的30%，其主要能量集中在5次諧波以內(nèi)。通常來(lái)說(shuō)選擇示波器帶寬一般有如下兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)：一是對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，如時(shí)鐘信號(hào)，一定要看其上升時(shí)間的長(zhǎng)短，根據(jù)F=0.35/Tr來(lái)估算信號(hào)的能量分布范圍，然后選擇3~5倍于該值的示波器帶寬來(lái)測(cè)量信號(hào);二是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的串行數(shù)據(jù)信號(hào)，則選擇示波器帶寬能夠測(cè)量到其速率的5次諧波即可。