高分辨率示波器在高保真度测试的应用

更新时间：2024-07-09 点击次数：434

高分辨率示波器越发常见地应用在对信号保真度要求比较高的测试测量领域。设计一款具备高信号保真度的示波器不仅仅是采用高分辨率的ADC这么简单。从信号采集到显示需要做到步步为营，这对器件选型、版图和低噪声电源设计，都提出了极为严苛的要求。研发团队具有数十年的经验来应对这些设计挑战，并推出了具备极低底噪、高隔离度和高直流精度的新款示波器。包括垂直水平放大，多点数FFT功能和大偏置范围在内的众多功能，帮助工程师直面测试挑战。的SDS800X HD、SDS1000X HD、SDS3000X HD和之前发布的SDS7000A系列能提供从70MHz到8GHz带宽的高分辨率示波器。

SDS3000X HD主图示波器图.png

示波器整体的设计水平，远远高于ADC位数对信号保真度的影响。高分辨率示波器整体设计质量极其优异。首先，通过器件选型和丰富的EMI和电源设计经验，示波器模拟前端底噪极低。同时，高采样率和深存储能使得滤波后，底噪进一步降低。比如，SDS7304A示波器，具有20GSa/s的采样率，并且全带宽底噪低至200μVrms。通过过采样、带宽限制和ERES滤波之后，其可在200MHz的带宽内达到40μVrms的底噪水平。所有的高分辨率示波器均采用了类似的灵性设计。

通道间的隔离度对信号保真度的影响非常大。信号在通道间的耦合会严重影响其保真度。图1所示的SDS3000X HD示波器在200MHz带宽内具有1000:1的隔离度，相比竞品，通道间的耦合小了10倍。

增益精度是电压从0V增加到ADC MAX范围时，引入到信号的误差，通常用百分比来表示，并且与ADC本身的性能有关。比如SDS1000X HD系列高分辨率示波器，垂直档位为5mV/div或以上时，具有±0.5%的增益精度，优于竞品4倍。结合垂直放大、高偏置范围和多点FFT等功能，以满足工程师对于信号高保真度的测试需求。

垂直放大功能对于高分辨率示波器都极为重要。因为10bit以上的ADC分辨率，已经比普通屏幕的单个像素精度更高了。为了充分发挥高分辨率的作用，垂直放大尤为重要。有一些示波器不具备垂直放大功能，或者只能在暂停模式下才允许放大，但是垂直放大功能可以在不改变ADC档位的情况下，实时进行操作并且保证ADC不过饱和。图2是垂直放大20倍显示小信号细节的窗口。结合MAX 15.6英寸大屏幕，能给工程师提供小信号观察工具。

20倍垂直放大窗口.jpg

20倍垂直放大窗口

直流偏置和放大功能一起使用，可以进一步增加复杂信号的观测能力。这款示波器能提供多达11个偏置范围，在给定的电压档位下能提供比竞品高8倍的偏置。在大偏置范围的加持下，工程师可以用更精细的档位来观测带偏置的小信号。而市面上其它一些高分辨率示波器，不具备这样的偏置能力，工程师只能用8倍档位来观测信号，相当于把ADC的有效位数减少了3位。

多点数的FFT功能拓展了高分辨率示波器在射频领域的应用。SDS7000A具备50Ω输入阻抗和12bit的高分辨率，使得其能捕获和分析高达8GHz的射频信号。所有的高分辨率示波器都具有多点数的FFT功能。图3显示了SDS7000A的32M点FFT功能在频域分析中的应用。

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32Mpts FFT功能

一直秉持对信号高保真度的要求，结合灵活的显示方式，使得高分辨率示波器在高信号保真测试时游刃有余，希望能提供从70MHz到8GHz带宽的高分辨率示波器，结合灵活的观测功能以及高质量的整体设计，能满足工程师各种各样的复杂测试需求。

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