实时示波器
用作 ADC 的等效时间采样示波器
实时示 波器有时也 称为“单次”示 波器,每次 触 发时将会 捕获 一 个完 整 波 形。 换言之,它在一个连续记录中会捕获大量数据点。为了更好地理解这种类型的 数据采集,我们可以把它想象成一台速度极快的模数转换器 (ADC),其采样率 决定了采样间隔,而存储器深度则决定了将会显示的点数。为了捕获各种波形, ADC 的采样率需要明显高于输入波形的频率。这个采样率最高可以达到 256 GSa/s, 决定了带宽现在扩展到 110 GHz。
触发实时示波器
实时示波器可以根据数据本身的特征触发,通常是在输入波形的幅度达到某个阈值 时发生触发。这时,示波器开始将模拟波形异步转换为数字数据样点,转换速率与 输入波形的数据速率无关。该转换速率称为采样率,通常来自内部时钟信号。如图 1 所示,示波器对输入波形的幅度进行采样,将采样值保存到存储器中,然后继续 进行下一次采样。触发器的主要任务是为输入的数据提供一个水平时间参考点。
等效时间采样示波器
每次进行一次采样
等效时间采样示波器有时也简称为“采样示波器”,它只测量采样瞬间波形点的 瞬时幅度。与实时示波器不同的是,它只在每次触发时对输入信号进行一次采样。 示波器在下一次触发时会增加一个小时延,然后进行下一次采样。想要获得的样 本数量决定了重现波形所需要的波形周期数。测量带宽由采样头的频率响应决定, 目前可以扩展到 80 GHz 以上。 相比实时示波器,等效时间采样示波器的触发和后续采样有一些非常明显的区别。
采样方法
最重要的是,等效时间采样示波器需要一个显式触发器才能工作,而且该触 发器需要与输入数据同步。该触发器通常由用户提供,但在某些情况下,也可 以通过硬件时钟恢复模块来获得触发信号。采样流程如下 :一个触发事件启 动对第一个样本的采集,然后示波器重新准备好等待下一个触发事件。重新 准备的时间约为 25 μs。下一个触发事件启动第二次采集,并在对第二个数据 点采样之前添加精确的增量时延。该增量时延的大小由时基设置和采样点数量 决定。如图 2 所示,重复执行这个流程,直到完成整个波形的采集。
等效时间采样示波器(续)
触发等效时间采样示波器
有两种方法可以触发等效时间采样示波器,分别得到两种数据显示格式 :比特 流或眼图。通过查看信号中的单个比特,用户可以了解系统中的码型依赖关系, 但在比特数量较大时不允许使用高分辨率。为了查看比特流,触发器只能在输入 码型周期内发射一次脉冲,并且必须在每个事件的比特码型中处于同一相对位置。 然 后,示波器对输入信号进行采样,在下一 个触发事件发生时添加增量时延, 然后对比特流进行采样,直到采集完整个波形。如果要在等效时间示波器上查看 比特流,您必须有一个重复波形,否则需要使用实时示波器。显示比特流波形的 触发过程如图 3 所示。
眼图
创建眼图
另一种信号显示模式是眼图。这种模式不需要重复的波形,有助于确定噪声、抖动、 失真、信号强度以及许多其他测量结果。它能够给出系统性能的总体统计视图, 因为它查看的是比特流中每个比特组合的叠加结果。这种模式需要的是同步时钟 信号触发。每当发生触发事件时(允许示波器重新准备触发),示波器会对数据进 行采样,并且在屏幕上构建所有可能的 1 和 0 组合。全频时钟和分频时钟均可用于 触发,但是,如果码型的长度是时钟分频比的偶数倍,则眼图会缺少组合,因而 不完整。此外,如果将数据用作自身的触发信号,则眼图看起来可能完整,但示波 器只会在数据码型的上升沿上触发。想要得到精确的眼图测量结果,我们应当避免 采用这种方式。显示眼图的触发过程如图 4 所示。
实时眼图
值得注意的是,您还可以通过更新型的实时示波器上查看眼图。这些“实时眼图” 或“单次”眼图使用软件恢复时钟或用户提供的外部显式时钟构建。实时示波器 采用与恢复时钟周期等间隔对单次捕获的长波形进行切片,然后将这些比特叠加 起来重新生成眼图。
实时示波器
用作 ADC 的等效时间采样示波器
实时示 波器有时也 称为“单次”示 波器,每次 触 发时将会 捕获 一 个完 整 波 形。 换言之,它在一个连续记录中会捕获大量数据点。为了更好地理解这种类型的 数据采集,我们可以把它想象成一台速度极快的模数转换器 (ADC),其采样率 决定了采样间隔,而存储器深度则决定了将会显示的点数。为了捕获各种波形, ADC 的采样率需要明显高于输入波形的频率。这个采样率最高可以达到 256 GSa/s, 决定了带宽现在扩展到 110 GHz。
触发实时示波器
实时示波器可以根据数据本身的特征触发,通常是在输入波形的幅度达到某个阈值 时发生触发。这时,示波器开始将模拟波形异步转换为数字数据样点,转换速率与 输入波形的数据速率无关。该转换速率称为采样率,通常来自内部时钟信号。如图 1 所示,示波器对输入波形的幅度进行采样,将采样值保存到存储器中,然后继续 进行下一次采样。触发器的主要任务是为输入的数据提供一个水平时间参考点。
等效时间采样示波器
每次进行一次采样
等效时间采样示波器有时也简称为“采样示波器”,它只测量采样瞬间波形点的 瞬时幅度。与实时示波器不同的是,它只在每次触发时对输入信号进行一次采样。 示波器在下一次触发时会增加一个小时延,然后进行下一次采样。想要获得的样 本数量决定了重现波形所需要的波形周期数。测量带宽由采样头的频率响应决定, 目前可以扩展到 80 GHz 以上。 相比实时示波器,等效时间采样示波器的触发和后续采样有一些非常明显的区别。
采样方法
最重要的是,等效时间采样示波器需要一个显式触发器才能工作,而且该触 发器需要与输入数据同步。该触发器通常由用户提供,但在某些情况下,也可 以通过硬件时钟恢复模块来获得触发信号。采样流程如下 :一个触发事件启 动对第一个样本的采集,然后示波器重新准备好等待下一个触发事件。重新 准备的时间约为 25 μs。下一个触发事件启动第二次采集,并在对第二个数据 点采样之前添加精确的增量时延。该增量时延的大小由时基设置和采样点数量 决定。如图 2 所示,重复执行这个流程,直到完成整个波形的采集。
等效时间采样示波器(续)
触发等效时间采样示波器
有两种方法可以触发等效时间采样示波器,分别得到两种数据显示格式 :比特 流或眼图。通过查看信号中的单个比特,用户可以了解系统中的码型依赖关系, 但在比特数量较大时不允许使用高分辨率。为了查看比特流,触发器只能在输入 码型周期内发射一次脉冲,并且必须在每个事件的比特码型中处于同一相对位置。 然 后,示波器对输入信号进行采样,在下一 个触发事件发生时添加增量时延, 然后对比特流进行采样,直到采集完整个波形。如果要在等效时间示波器上查看 比特流,您必须有一个重复波形,否则需要使用实时示波器。显示比特流波形的 触发过程如图 3 所示。
眼图
创建眼图
另一种信号显示模式是眼图。这种模式不需要重复的波形,有助于确定噪声、抖动、 失真、信号强度以及许多其他测量结果。它能够给出系统性能的总体统计视图, 因为它查看的是比特流中每个比特组合的叠加结果。这种模式需要的是同步时钟 信号触发。每当发生触发事件时(允许示波器重新准备触发),示波器会对数据进 行采样,并且在屏幕上构建所有可能的 1 和 0 组合。全频时钟和分频时钟均可用于 触发,但是,如果码型的长度是时钟分频比的偶数倍,则眼图会缺少组合,因而 不完整。此外,如果将数据用作自身的触发信号,则眼图看起来可能完整,但示波 器只会在数据码型的上升沿上触发。想要得到精确的眼图测量结果,我们应当避免 采用这种方式。显示眼图的触发过程如图 4 所示。
实时眼图
值得注意的是,您还可以通过更新型的实时示波器上查看眼图。这些“实时眼图” 或“单次”眼图使用软件恢复时钟或用户提供的外部显式时钟构建。实时示波器 采用与恢复时钟周期等间隔对单次捕获的长波形进行切片,然后将这些比特叠加 起来重新生成眼图。