数字示波器的几个限制

发布时间:2018-05-03 18:07

  数字存储示波器使用了ADC采样的方式,所以被测的模拟波形最终可以以数据的格式存储。当然,数字化的数据还可以方便地进行自动测量、频谱分析、数学计算或者其它分析。所以数字示波器特别适于单次信号的采集和分析,这是一个很大的突破。
  另外一方面,数字存储示波器在ADC以后就是全数字化处理,所以带宽的提升仅受限于可变增益的前置放大器带宽和ADC的速率。随着技术的进步,现在,泰克TDS6154C是业界真实模拟代宽的数字存储示波器,达到12.5GHz(3dB)。由于超高高带宽示波器系统设计中,宽带放大器是其中的核心部分,目前的主流设计都采用每一个通道独立的硬件放大器设计方法,这样保证每一个通道的性能没有限制。当每一个通道放大器的设计带宽不足时,有些示波器通过DBI技术利用示波器每一个通道6GHZ的低带宽放大器在不同的频段“拼接”在一起,在某一个通道上达到超过6GHZ的带宽,例如3个通道的6GHZ频段“拼接”后达到18GHZ带宽。从DBI技术实现的方法可以明显看出它的优点和相应的缺陷,最明显的优势是利用多通道的低带宽合并为单通道超过10GHZ的高带宽,在示波器设计中成本的放大器和ADC均采用低速设计,非常有利于控制成本。由于DBI技术本质上首先经过将信号频率分配到不同的通道,通过相对低速的ADC进行采样,通过DSP技术将这些包含不同分量的频率数字“拼接”,它会导致以下几个限制。
  1.通道数限制:当使用不同通道时带宽不同,3通道或4通道使用时仅仅提供6GHZ带宽,ADC采样率也有限制。
  2.频谱“拼接”错误:从幅频特性图可以看出,每一个频率“拼接”点都有明显的非线性,当被测信号的频谱分量在该区域时,示波器时域显示的波形会出现波形失真。
  3.波形捕获率低:由于DBI技术需要软件处理和“拼接”数字频域的波形,数据量比较大时波形处理和显示速度非常低。
  4.功能限制:当DBI打开时,虽然单通道带宽和ADC提升,但是触发系统的带宽无法通过DBI技术提升,仅为800MHZ,另外示波器的外参考输入,垂直灵敏度的精细调整等功能都会由于DBI打开而受限。

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