近實(shí)時(shí)取樣示波器(06-100)

　　示波器是通用測量儀器之一，人們用它來觀察和測量高頻信號(hào)。眾所周知，示波器有實(shí)時(shí)示波器和取樣示波器之分。實(shí)時(shí)示波器采用實(shí)時(shí)取樣技術(shù)，其取樣脈沖頻率高于信號(hào)頻率，在信號(hào)的每一個(gè)周期取出信號(hào)的多點(diǎn)瞬時(shí)值，其包絡(luò)反映原信號(hào)的波形。取樣示波器的基本原理是利用等效取樣技術(shù)，將高頻(或高速)信號(hào)變換為與原來信號(hào)波形相似的低頻(或低速)信號(hào)。在這種取樣過程中，每個(gè)信號(hào)周期只取樣一次，取樣信號(hào)依次地延遲Δt，完成一個(gè)取樣周期后，離散信號(hào)的包絡(luò)反映原信號(hào)的波形。這種固定延遲時(shí)間有順序的取樣也稱為順序取樣。

　　目前，數(shù)字示波器的實(shí)時(shí)帶寬超過10 GHz，用于PCI-Express 2 (5Gbits)，SATA3(6 Gbits )以及ZAUI2 (6.25 Gbits)的測量；而取樣示波器的等效帶寬達(dá)到100GHz，滿足10- Gbits Ethernet,OC-192、OC-768以及其它超高速應(yīng)用的需要。取樣示波器的帶寬較高，不過，這種示波器僅限于對(duì)信號(hào)完成部分進(jìn)行詳細(xì)測量，以及在串行數(shù)據(jù)通信中的眼圖觀察。由于取樣速率低，難以捕捉較長數(shù)據(jù)類型的信號(hào)，所以很難用于抖動(dòng)等的詳細(xì)分析?，F(xiàn)在有一種新的技術(shù)，可以更快，更準(zhǔn)確進(jìn)行這一類工作，這就是稱為相干交錯(cuò)取樣(CIS)技術(shù)。采用這一新技術(shù)的示波器稱為近實(shí)時(shí)取樣示波器(NRO)，以與實(shí)時(shí)示波器相區(qū)別。

　　相干交錯(cuò)取樣

　　顧名思義，CIS使用相位與待測信號(hào)時(shí)鐘同步的取樣脈沖，這是對(duì)傳統(tǒng)取樣技術(shù)的重大改進(jìn)，傳統(tǒng)取樣技術(shù)只是利用觸發(fā)信號(hào)的同步功能，而CIS則利用PLL的鎖定功能，時(shí)基上用觸發(fā)信號(hào)作相位基準(zhǔn)。這樣做明顯地有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

　　·它無需對(duì)內(nèi)部延時(shí)發(fā)生器進(jìn)行校準(zhǔn)，提高了測量的定時(shí)精度。

　　·PLL能過濾掉觸發(fā)信號(hào)的抖動(dòng)，從而保證測量規(guī)定的抖動(dòng)，而與觸發(fā)信號(hào)的質(zhì)量無關(guān)。這對(duì)采用外部時(shí)鐘恢復(fù)電路來產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的場合尤為重要。由于觸發(fā)信號(hào)直接用作定時(shí)基準(zhǔn)，傳統(tǒng)的順序時(shí)基將呈現(xiàn)附加的抖動(dòng)，任何觸發(fā)信號(hào)的抖動(dòng)直接轉(zhuǎn)換為定時(shí)誤差。

　　為了進(jìn)一步了解CIS的工作，首先考察一個(gè)重復(fù)位圖形周期信號(hào)經(jīng)PLL得到的，其頻率略低于信號(hào)時(shí)鐘的整分?jǐn)?shù)倍。取樣間隔是這樣設(shè)置的，取樣脈沖在待測信號(hào)的每個(gè)周期內(nèi)采集一次信號(hào)。圖1是一個(gè)8位數(shù)據(jù)圖形，圖形每隔LTb秒重復(fù)出現(xiàn)，這里L(fēng)是圖形長度，Tb是一個(gè)單元間隔(UI)的持續(xù)時(shí)間。取樣速率與數(shù)據(jù)速率和圖形長度有關(guān)，可用下式來確定：