采樣示波器原理結構

采樣示波器也是非常常用的電子儀器，有四大功能：

1)高帶寬示波器功能;

2)時(shí)域反射計TDR功能;

3)光眼圖分析儀功能;

4)抖動(dòng)分析儀功能。

采樣示波器是高精度測試儀器，儀器結構原理圖如圖1所示。

圖1 采樣示波器結構框圖

采樣示波器由兩部分組成，主機和插拔模塊。主機包括ADC轉換器，數據存儲器，觸發(fā)器和順序延時(shí)產(chǎn)生器。ADC轉換器的指標一般是轉換位數14bits，轉換速率200KSa/s。這么低的轉換速率為何能夠測量高速的光或電信號(比如10Gbps的數字信號)?

秘訣就在模塊，模塊由3部分組成：

1)采樣頭

2)中頻放大器

3)脈沖濾波器

采樣頭把高速信號變成短時(shí)間的直流信號，通過(guò)中頻放大后，讓主機的ADC進(jìn)行數字化。而每個(gè)短時(shí)間的直流信號數據組合在一起，就變成了能夠顯示在屏幕上的波形，波形的時(shí)間信息通過(guò)數學(xué)運算顯示為真實(shí)信號的時(shí)間信息。所以采樣示波器只能夠測試重復或半重復的信號(象LVDS就屬于半重復的信號，按參考時(shí)鐘或內嵌時(shí)鐘重復，示波器屏幕上觀(guān)察到的是眼圖。如果LVDS碼型重復的話(huà)，也可以觀(guān)察到每個(gè)位波形，這時(shí)候需要使用PatternLock觸發(fā)或幀頭觸發(fā))。

采樣示波器的關(guān)鍵器件是采樣頭。也因為這樣的結構，使得采樣示波器的帶寬可以做得非常高，比如模擬帶寬高達90GHz以上，而且測試精度較高(因為ADC的位數達到14bits，頻譜分析儀才有這樣的采樣性能)。圖2是1966年HP開(kāi)發(fā)的用于141A示波器或1415A時(shí)域反射計TDR的采樣頭1430A。

影響精度的另一個(gè)關(guān)鍵部件是順序延時(shí)產(chǎn)生器，它的延時(shí)精度直接影響波形時(shí)間精度。

圖2 HP 1430A采樣頭