是德示波器通過什么技術指標來確定真正的信號完整性
是德科技示波器信號的完整性一直是電子領域的熱門話題。在今天的設計中,裕度和數據速率都在縮小,這意味著測量必須比以前更多**。每個示波器制造商對信號完整性都有自己的看法:最高的ADC位數、最低底部噪聲、最快采樣率等。雖然這些技術指標非常重要,但更重要的是了解整個測量系統,而不僅僅是根據其中一個技術指標進行判斷。
了解這些技術指標對設計的真正意義,可以節省你在測試中的大量時間和精力。你可以確切地知道你需要什么技術指標來確定真正的信號完整性。
技巧1了解ADC位數與ENOB
示波器中的ADC位數是最受關注的技術指標之一。因此,許多工程師傾向于將其視為決定示波器質量的技術指標**技術指標。雖然這是一個非常重要的技術指標,但如果示波器的其他部分設計不當,ADC位數可能很大*折扣。
與ADC系統的有效位數也很重要(系統的有效位數)ENOB)。系統ENOB是測量時的實際有效位數。在任何示波器中,都有一些ADC位置不起作用,它們只能在噪音中工作。因此,決定示波器測量質量的是ENOB而不是ADC位數。如果測量質量太差,結果會不會?**而且不能重復,導致對設計的誤判。
可以肯定的是,ENOB它可以更好地表示信號的完整性,因為它考慮了系統誤差。
示波器制造商通常不提系統ENOB,因為設計高ENOB不像放高位ADC那么簡單。ADC周圍的前端和支撐電路也必須有高質量的設計,這不是一項簡單的任務。
制造商自然傾向于宣傳看似最好的技術指標。所以,如果你看到的話ADC如果位數相對較高,這是一個好兆頭,但您必須檢查其他與信號完整性相關的重要組成部分。ADC位數只是其中的一小部分。
圖1.100MHz到1GHz的S系列DSOS104A1GHz實時示波器ENOB平均8位左右,確保您始終能獲得極高的信號完整性。
技巧2ADCENOB與系統ENOB
假如你只知道ENOB如果你只通過產品數據獲得這些信息,你可能不會意識到這些信息ENOB事實上,技術指標也存在差異。請注意,我們在前一節談到了系統ENOB。這個術語非常關鍵,因為系統ENOB和ADCENOB它們之間有很大的差異。
ADCENOB指的是ADC有效位數,僅針對ADC。然而,示波器由整個系統組成,而不僅僅是ADC。ADCENOB技術指標并不代表整個示波器的有效位數,而后者是測量真正起作用的技術指標。
系統ENOB它是為了讓您在屏幕上看到信號、測量和使用分析功能的有效位數。如果產品數據或制造商的技術文件沒有注明此技術指標,請提出要求。
系統ENOB可以決定你的測試成敗。如果你的系統ENOB如果不夠高,就無法獲得穩定設計所需的清晰度。
技巧3帶寬不是越高越好
有時帶寬太高會很糟糕。如果儀器的帶寬太高,它可能會改變您的測量結果。高帶寬示波器可以拾取高頻噪聲。請使用盡可能低的帶寬,并確保有足夠的帶寬來準確地捕獲信號。如有必要,示波器的內置硬件或軟件濾波器可用于限制帶寬。
系統的ENOB很大程度上受到噪聲量的影響。噪音越大,ENOB越低。
圖2.使用8GHz(上圖)和100MHz(下圖)測試20MHz信號
例如,圖2顯示了在兩個不同的帶寬下捕獲的20MHz信號。使用100MHz(下圖)合適的帶寬得到一個干凈的信號。GHz帶寬捕獲的信號(上圖)噪音較大,導致信號較寬,峰值測量不準確。
技能4并非所有具有相同帶寬的示波器都具有相同的頻率響應特性
示波器的頻率響應揭示了真相:并非所有具有相同帶寬的示波器都具有相同的頻率響應特性。
圖3幫助我們理解這個概念。請注意,當您改進德國技術示波器的帶寬時,頻率響應保持平穩。這是因為硬件校正濾波器用于示波器,這意味著您的信號幾乎沒有衰減。屏幕上顯示的是設備的真實特性。這可以確保您在示波器的整個帶寬范圍內獲得**測量結果。
然而,一些制造商不使用校正濾波器。這意味著儀器將略微增加更高的頻率重量。原因是高頻信號需要衰減,以進入可測帶寬范圍。最后,它會影響您在屏幕上看到的信號,并偏離峰值測量。
你會對測量結果產生懷疑,因為你不知道設計中的問題在哪里,但事實上,這一直是由于示波器信號完整性差。
圖3.KeysightS系列示波器的平面頻率響應確保了整個帶寬范圍的精度
技能5不同偏置的本底噪聲
這將讓許多工程師感到驚訝:你知道示波器的底部噪聲會根據信號在屏幕上的位置而變化嗎?
當信號直接位于屏幕中央時,最有可能獲得理想的最低基本噪聲。然而,由于儀器中的原因ADC質量不同,您可能會在屏幕上的不同垂直偏置中看到不同的噪聲電平。這與需要顯示的定量電平的數量有關。
這種情況發生在每個示波器上,不同之處在于對信號和測量的影響非常不同。S如圖4和圖5所示,系列示波器的噪聲變化很小,但在其他廠家的一些儀器中,這個問題非常突出。
屏幕上的不同點必須分析示波器的底部噪聲,以確保它不會影響您的信號。
圖4.屏幕中心的噪聲
圖5.噪音增加到屏幕上部
技能6了解采樣率和交錯失真
通常,采樣率越高,你看到的信號細節就越多。但這取決于示波器如何實現如此高的采樣率。
一些示波器可以實現不可思議的高采樣率。為了實現這一點,必須有兩個或兩個以上的示波器ADC交錯使用,即以“一個接一個”該方法與時鐘相位延遲同步。這可以有效地將最大采樣率翻倍。
但是這里有個問題。使用此技術時,ADC它們之間的同步需要很多**。不幸的是,許多示波器用戶無法正確完成這一同步。如果相位延遲時鐘沒有正確對齊,樣本將在不均勻間隔內收集。這將使重建并顯示在屏幕上的波形失真,如圖6所示。
幸運的是,KeysightS這種情況不會發生在系列中,因為ADC正確同步,但在評估示波器時,正確同步仍然非常重要。一些高端示波器,如是德科技公司最新推出的示波器UXR系列,不需要交錯使用ADC可實現高達128GSa/s從而實現非常快的速度**的測量。
圖6.如果ADC交錯性能差,信號失真。
當您測量或尋找最適合您的示波器時,請記住以下重要經驗:
1.一定要索取系統ENOB判斷整體測量質量的信息
2.記得檢查系統ENOB,而不僅僅是ADCENOB
3.只使用真正需要的帶寬而不使用過高的帶寬,以降低噪音
4.向制造商索取頻率響應圖,以確保示波器在整個帶寬范圍內保持平坦響應
5.檢查示波器屏幕上不同偏置下的底部噪聲,確保底部噪聲不會對測量產生明顯影響
6.請注意采樣率高,錯誤交錯ADC
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