采樣示波器原理

1）高帶寬示波器功能；
2）時域反射計TDR功能；
3）光眼圖分析儀功能；
4）抖動分析儀功能。
采樣示波器是高精度測試儀器，儀器結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示。

圖1 采樣示波器結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)換器，數(shù)據(jù)存儲器，觸發(fā)器和順序延時產(chǎn)生器。ADC轉(zhuǎn)換器的指標(biāo)一般是轉(zhuǎn)換位數(shù)14bits，轉(zhuǎn)換速率200KSa/s。這么低的轉(zhuǎn)換速率為何能夠測量高速的光或電信號（比如10Gbps的數(shù)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間的直流信號，通過中頻放大后，讓主機的ADC進行數(shù)字化。而每個短時間的直流信號數(shù)據(jù)組合在一起，就變成了能夠顯示在屏幕上的波形，波形的時間信息通過數(shù)學(xué)運算顯示為真實信號的時間信息。所以采樣示波器只能夠測試重復(fù)或半重復(fù)的信號（象LVDS就屬于半重復(fù)的信號，按參考時鐘或內(nèi)嵌時鐘重復(fù)，示波器屏幕上觀察到的是眼圖。如果LVDS碼型重復(fù)的話，也可以觀察到每個位波形，這時候需要使用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(jié)構(gòu)，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(dá)90GHz以上，而且測試精度較高（因為ADC的位數(shù)達(dá)到14bits，頻譜分析儀才有這樣的采樣性能）。圖2是1966年HP開發(fā)的用于141A示波器或1415A時域反射計TDR的采樣頭1430A。
影響精度的另一個關(guān)鍵部件是順序延時產(chǎn)生器，它的延時精度直接影響波形時間精度。

圖2 HP 1430A采樣頭