新闻中心

EEPW首页 > 测试测量 > 设计应用 > 你选择了最合适的示波器么?

你选择了最合适的示波器么?

作者:时间:2017-02-06来源:网络收藏

接下来我们就来看看的Acquisition界面。

这个界面所展现出来的一个很重要的优势在于,这台器对每个通道可以同时显示当前通道在三种测量模式(普通模式,峰值检测,高分辨率)下的波形,同时每个波形还允许套用一个自选的波形算法(比如对于峰值检测模式,就可以套用一下包络检测或者幅度解调,直接将每个时间点下的峰值包络抽取出来)。再强调一下,以上计算和显示都是同时的,是对同一信号采取不同波形算法计算显示的波形,便于更好的理解区分不同波形算法的含义。结合前面高自由度的波形显示界面,这些结果都能够同时显示在屏幕上,主次分明,一览无余。使用者再也没有必要到处寻找复杂的菜单在各种抽取算法或者波形算法中设置相应算法。

2 硬件

好的软件界面需要靠好的硬件支撑,比如上面同时显示一个通道的三种采样模式外加三种波形算法的示例,如果没有强大的算法硬件加速能力,而是交给CPU软件计算实现的话,处理速度非常慢,基本是无法实现的。

当然,硬件的强大更多体现在一些指标性的东西上,比如噪声幅度等。然而,就像笔者前面说的,本文的主旨是从易用性角度分析这台器,所以与易用性无关的硬件改良我就先不涉及了。


2.1 全带宽下输入灵敏度仍然可以达到1 mV/div

有人可能会觉得,一上来就提了个似乎和易用性关系不大的硬件参数。然而,正是这个指标的提升,使得很多小信号的测量变得十分简单。

以前,将器调整到较高的灵敏度时,往往会暴露几个通病:有的是纯数字放大,不提升信噪比;有的会自动限制带宽,高频信号一下子就消失了;有的则显现出了糟糕的基线漂移。

输入灵敏度能提高,就需要有高增益的模拟信号放大器,而放大器增益变高,其带宽就很容易受限制;除此之外小信号测量时的噪声水平也是个关键。这些限制正是产生上面这些通病的原因。而罗德施瓦茨的这台RTO则真正把这些限制都突破了,实现了全带宽下1 mV/div的输入灵敏度。所以现在,测量小信号时,几乎不需要考虑任何的优化,直接将输入灵敏度调到最高即可。笔者认为这正是对易用性的极大提升。

2.2 基于数字下变频的快速傅立叶变换

各位可能有过这样的经历:打开示波器的频谱分析功能,为了提高频谱的分辨率(Resolution Bandwidth, RBW)而在不减小采样率的情况下尽可能延长采样时间,直至内存占满,然后开始漫长的等待,过了十几秒钟终于看到频谱刷新了一帧。频谱分析处理速度之慢,不能实现快速测试分析。

通过基于硬件加速的数字下变频功能,RTO将内部频谱分析采用DDC和overlap FFT先进技术,快速准确分析信号细节。数字下变频的加入以及相应的性能提升确实让该示波器的频谱分析功能变得十分实用。更值得一提的是,由于这一切都是基于实时的信号采集,信号的瞬态时域信息都被采集下来了,所以这并非一台示波器和一台频谱仪的简单结合,而是一台能够在时域和频域进行协同混合分析的设备,与泰克的混合信号示波器侧重点不同,但却有着异曲同工之妙。

下图是一张频谱分析功能的演示,采样率是10 GSa/s,对应的Nyquist频率范围就是DC - 5 GHz (不过,当前这台示波器的标称带宽是2 GHz,RTO系列最大能到4 GHz),设定的RBW最小可以达到300 KHz(这个数值是很多真正的频谱仪的默认值,在当前这个频率范围下已经相当实用)。上述这些设置,在传统的示波器上,,刷新速率是相当慢。但是在RTO上,却能够做到准实时刷新,配合小信号模式下较低的Noise Floor (RBW = 300 KHz时,Noise Floor在-95 dBm左右),甚至可以在一定程度上代替实时频谱仪。


2.3 10 GSa/s的单核ADC带来的纯净频谱

大家都知道,高速ADC的一种常见结构是将多个模拟带宽较高,但是采样率较低的 Time interleaved ADC 连接在一起,彼此错开一点时间进行采样,实现较高的采样率(比如250 MSa/s的ADC,320个放在一起,每个错开12.5 ps采集,就实现了一个80 GSa/s的采样头)。这种做法有一个很明显的缺点:由于这些ADC本身的不一致性,采样结果本身在交界处容易出现偏差,而这一偏差会以 250 MHz × N 为周期重复,在频谱上就表现为,从直流开始,每隔250 MHz,就会有一个谐波出现,直到40 GHz的Nyquist频率。于是在小信号测量时,频谱变得就像是梳状谱,信号很容易被同频的干扰掩盖。事实上,这给调试工作带来了极**烦,很多时候为了区分一个频率点是来源于干扰还是示波器本身,就比较难以分辨。

为了避免这一问题,罗德施瓦茨使用了单个采样率达到10 GSa/s的单核ADC来采集信号。底噪做的更低,杂散波分量较小。

如下图为测试单音10M的信号,示波器开在1 mV/div档上,频谱分析功能的参数和上面一样

除此之外,还有其他的一些硬件功能上的改良,比如百万波形捕获率的实现,或者是数字触发系统的引入,触发抖动最小可以到50ps。这些功能有的并非独有,有的官方已经重点宣传,在这里就不予展开了。


3 结语

本文分别从软件和硬件方面分别作了分析,介绍RTO示波器在使用操作上的便捷性。总体来说,罗德施瓦茨的RTO系列示波器延续了德国人一贯的扎实作风,并从软件和硬件两方面显著提升了示波器作为调试设备时的易用性,不失为让人激动的佳作。

对于该款示波器与竞品的分析,以及如何降低示波器的购买预算,笔者近期即将发表另一篇相关文章,敬请关注。


上一页 1 2 下一页

关键词: 示波

评论


相关推荐

技术专区

关闭