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高分辨率示波器在高保真度測試的應用

更新時間:2024-07-09      點擊次數(shù):685
       高分辨率示波器越發(fā)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(fā)團隊具有數(shù)十年的經驗來應對這些設計挑戰(zhàn),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(shù)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(zhàn)。的SDS800X HD、SDS1000X HD、SDS3000X HD和之前發(fā)布的SDS7000A系列能提供從70MHz到8GHz帶寬的高分辨率示波器。

SDS3000X HD主圖示波器圖.png

       示波器整體的設計水平,遠遠高于ADC位數(shù)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(yōu)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(yōu)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(fā)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(jié)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.jpg

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(shù)減少了3位。


       多點數(shù)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(shù)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.jpg

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。


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