高分辨率示波器在高保真度測試的應用
發布日期：2024-07-09 瀏覽次數：148
高分辨率示波器越發常見地應用在對信號保真度要求比較高的測試測量領域。設計一款具備高信號保真度的示波器不僅僅是采用高分辨率的ADC這么簡單。從信號采集到顯示需要做到步步為營，這對器件選型、版圖和低噪聲電源設計，都提出了極為嚴苛的要求。研發團隊具有數十年的經驗來應對這些設計挑戰，并推出了具備極低底噪、高隔離度和高直流精度的新款示波器。包括垂直水平放大，多點數FFT功能和大偏置范圍在內的眾多功能，幫助工程師直面測試挑戰。的SDS800X HD、SDS1000X HD、SDS3000X HD和之前發布的SDS7000A系列能提供從70MHz到8GHz帶寬的高分辨率示波器。
示波器整體的設計水平，遠遠高于ADC位數對信號保真度的影響。高分辨率示波器整體設計質量極其優異。首先，通過器件選型和豐富的EMI和電源設計經驗，示波器模擬前端底噪極低。同時，高采樣率和深存儲能使得濾波后，底噪進一步降低。比如，SDS7304A示波器，具有20GSa/s的采樣率，并且全帶寬底噪低至200μVrms。通過過采樣、帶寬限制和ERES濾波之后，其可在200MHz的帶寬內達到40μVrms的底噪水平。所有的高分辨率示波器均采用了類似的靈性設計。 通道間的隔離度對信號保真度的影響非常大。信號在通道間的耦合會嚴重影響其保真度。圖1所示的SDS3000X HD示波器在200MHz帶寬內具有1000:1的隔離度，相比競品，通道間的耦合小了10倍。 增益精度是電壓從0V增加到ADC MAX范圍時，引入到信號的誤差，通常用百分比來表示，并且與ADC本身的性能有關。比如SDS1000X HD系列高分辨率示波器，垂直檔位為5mV/div或以上時，具有±0.5%的增益精度，優于競品4倍。結合垂直放大、高偏置范圍和多點FFT等功能，以滿足工程師對于信號高保真度的測試需求。 垂直放大功能對于高分辨率示波器都極為重要。因為10bit以上的ADC分辨率，已經比普通屏幕的單個像素精度更高了。為了充分發揮高分辨率的作用，垂直放大尤為重要。有一些示波器不具備垂直放大功能，或者只能在暫停模式下才允許放大，但是垂直放大功能可以在不改變ADC檔位的情況下，實時進行操作并且保證ADC不過飽和。圖2是垂直放大20倍顯示小信號細節的窗口。結合MAX 15.6英寸大屏幕，能給工程師提供小信號觀察工具。
20倍垂直放大窗口
直流偏置和放大功能一起使用，可以進一步增加復雜信號的觀測能力。這款示波器能提供多達11個偏置范圍，在給定的電壓檔位下能提供比競品高8倍的偏置。在大偏置范圍的加持下，工程師可以用更精細的檔位來觀測帶偏置的小信號。而市面上其它一些高分辨率示波器，不具備這樣的偏置能力，工程師只能用8倍檔位來觀測信號，相當于把ADC的有效位數減少了3位。
多點數的FFT功能拓展了高分辨率示波器在射頻領域的應用。SDS7000A具備50Ω輸入阻抗和12bit的高分辨率，使得其能捕獲和分析高達8GHz的射頻信號。所有的高分辨率示波器都具有多點數的FFT功能。圖3顯示了SDS7000A的32M點FFT功能在頻域分析中的應用。
32Mpts FFT功能
一直秉持對信號高保真度的要求，結合靈活的顯示方式，使得高分辨率示波器在高信號保真測試時游刃有余，希望能提供從70MHz到8GHz帶寬的高分辨率示波器，結合靈活的觀測功能以及高質量的整體設計，能滿足工程師各種各樣的復雜測試需求。
