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40GSa/s实时采样新示波器带来哪些测量新变化?part 3

elecfans ·2020-09-09 00:00·电子工程世界
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Q:现在电信设备上面,10Gbps的电信号基本上算是最高的了,你们最好的配置在这种信号下表现如何?探头在10GHz下的负载效应如何?
DSO81204A与DSO81304A对10Gbps的信号是可以测试的(但是边沿误差稍大,30ps上升时间的10Gbps的数字信号边沿误差约为10%,40ps上升时间的10Gbps信号边沿误差约为5%),我有实际测试的波形,如果你需要,我可以发给您看一看,我的邮箱:deng-liang_sun@agilent.com.
我们的探头系统有多种连接附件,SMA差分探头,点测探头,插孔探头,焊接探头等(都为12GHz带宽,用在DSO81304A上,有补偿功能,系统带宽是13GHz),SMA输入电容小于0.15pf,其他输入电阻50Kohm,输入电容0.21pf,测试10Gbps的信号也是可以的。
可否告知您的联系方式,以便我们去拜访您,我的Email地址是ji-wei_du@agilent.com,我手边有以前测试的结果保存下来的屏幕,但实测更有说服力。
顺便说一下,我们的实际测试经验是用ParBERT产生一10Gbps的PRBS,再使用一边沿限制器将边沿限制到47ps (20%-80%)左右.
这时测得的眼宽是89ps,眼皮峰峰值是50mV,注意这时,被测对象的三次谐波已经超过示波器带宽,但眼睛的张开度依然很好。
实际上,10Gbps的信号,并非完全的方波了,因此不需要完全按照3倍的谐波来算。
能否告知您的10Gbps信号的上升时间(在1010码流的条件下)?
我以前接触到的10Gbps数据通信、电信信号确实并非完全的方波,上升时间按(20%-80%)计算,大约是40ps左右。计算需要仪器的带宽也还是要根据上升时间来确定,40ps的上升时间的10Gbps信号用DSO81304A(13GHz带宽)测试边沿误差小于5%,是可以接受的。如果加上光电转换器,DSO81304A可以直接测试10Gbps的光信号和电信号。


Q:您好,初涉信号测试,有一个问题一直有点混淆不清,示波器的通道的取样速率为什么不一样,能否介绍一下原理,还有,比如说通道1和4或者2和3,一起用的时候为20GS/S,是说这两个通道同时量测信号,还是怎么回事?
A:你遇到的问题,实际上是由你正使用的示波器结构所决定的,是ADC部分决定的,里面应该有8个5GHz采样率的ADC(或4个10GHz采样率的ADC)。当用1,2通道其中一个通道时,或3,4通道其中一个通道时,每个通道有4个5GHz的ADC在工作(或2个10GHz的ADC在工作),所以采样率是20GSa/s。如果用3个或4个通道时(或1和2同时打开时),采样就会变成10GSa/s,此时每个通道分配10GSa/s采样率。
还有一种示波器,你接触时更要注意,你用1个通道时采样率是20GSa/s,你打开另一个通道时,采样率变成10GSa/s,再打开
一个通道时,采样率变成5GSa/s,采样率不足采样数据会失真的,你一定要注意。什么原因呢?因为里面总共用了4片5GHz的ADC,用一个通道时,4片合在一起,采样率是20GSa/s,2个通道使用时,每个通道有2片5GHz的ADC,所以采样率为10GSa/s,用3个或4个通道时,每个通道为1片5GHz的ADC,所以采样率变成了5GSa/s。
Agilent 示波器这方面有很大改进。因为现在,业界只有Agilent有20GHz的ADC技术。
Agilent 54852A是2GHz带宽示波器,4个通道同时用采样率为10GSa/s.
Agilent 54853/4/5是2.5GHz,4GHz,6/7GHz带宽的示波器,4个通道同时用时采样率是20GSa/s。
新的Agilent DSO80000A系列带宽为10GHz,12GHz,13GHz,2个通道同时用时采样率为每通道40GSa/s,4个通道同时用时采样率为每通道20GSa/s。


Q:高斯频响示波器与Flat频响示波器的优缺点对比?
A:我们说的示波器的模拟带宽指的就是前置放大器的带宽。示波器的带宽是这样定义的,放大器的频响曲线下降3dB处的频点,就是示波器的3dB带宽,简称带宽。所以一台6GHz带宽的示波器测量一个6GHz的正弦波,幅度一定会降低3dB(约降低30%)。而且,你会发现不仅仅在带宽处会降低幅度,低于带宽处也可能会影响幅度。为此,现代高带宽数字示波器主要有两种频响方式,如图5所示,一种是传统的高斯频响方式,一种是Flat频响方式。传统的高斯频响方式,在3dB带宽内对信号频谱有一定的影响,在3dB带宽外,会拖出一个较长的尾巴,这样使得后面的AD需要更高的采样率才能确保不发生频率混叠。Flat频响方式有一定的改进,在3dB带宽内对信号的频谱影响相对较小,而3dB带宽外,留的尾巴相对较少,当然Flat频响还不能达到砖墙频响的理想境界,但是已经是很大提高了。


Q:能否解释波形捕捉率和示波器的死区时间(hold of time)的概念?选择什么样的示波器方便观察偶发信号(不让它进入死区时间)?
A:示波器都有死区时间,尤其是数字示波器,一个波形采集后要存储、处理和显示,然后再采集另一个波形,这中间要花时间,这时间就是死区时间。
波形捕获率就是示波器每秒捕获的波形数量,因为有死区时间的存在,示波器1秒钟采集的波形数量就会有限制,尤其当我们每次捕获波形的样点数较多时。
为此,数字示波器厂商采用一些新的技术来减少死区时间,提高波形捕获率。
Agilent走到了前头,Agilent采用的技术是MegaZoom技术,Agilent设计了一个受专利保护的ASIC芯片,放到示波器ADC之后,协同CPU进行并行数据处理,使得在高采样率和深存储条件下仍然有非常高的波形捕获率。有人疑问,DSO80000A系列高达40GSa/s的采样率,会不会捕获速度很慢呢?你完全用不着担心,它与以前的Infiniium系列示波器一样快,这也是MegaZoom专利芯片起作用的结果。
其实,判断一个数字示波器波形捕获率高低,很容易,你把示波器放到正常采集情况下(比如按Autoset或Autoscale之后),用眼睛看波形在屏幕上刷新的快慢,因为LCD显示的刷新率一般是60HZ,所以眼睛看到的波形刷新率高的示波器相对来说波形捕获率就高些。
示波器内还有一个Hold off的概念,此并非指死区时间,设计的目的是,你可以通过设置Hold off来增大死区时间,以稳定捕获和显示一些特殊信号,比如:信号是一段一段码型的,码型是101011001,每段码型有一定间隔,比如10us,你可以把hold off时间设置为9us,这样101011001码型就可以稳定的显示在示波器屏幕上,不然可能显示很不稳定。
那么选择什么样的示波器方便观察偶发信号呢?
当然尽量选择波形捕获率高的示波器,而且在高的捕获率下,需要采样率足够,不然因为采样率不够而导致波形失真也同样不是我们所需要的。这时候Infiniium示波器就是较好的选择,高的捕获率下,仍然采样率很高,确保信号不失真。
当然,也可以用其他的方法来帮助我们捕获和观察偶发信号,这就是触发,我们可以设置满足偶发条件的触发模式,等到有偶发信号时才触发和捕获,就较容易观察偶发信号,比如,用glitch触发,就比较容易的捕获和观察偶发的毛刺信号。毛刺触发能力,DSO80000A可以到100ps,是当今毛刺触发能力最强的示波器


Q:对于示波器来讲,是不是越靠近中心刻度线,测量值越准确.
A:波形是否靠近中心刻度线,对时间方面测量影响不大,对幅度的测量有些影响,把波形调整到以中心刻度为对称的位置,测量值相对较准确,
主要还是由示波器的结构决定的,放大器把信号传递到ADC,如果传递的信号直流平衡点较好的话(与ADC工作的直流平衡点相一致,即信号调整到以中心刻度为对称的话),AD采集的精度相对较高。但也不是影响很大,精确的测试还是建议把信号调整到以中心刻度为大概对称的位置,也最好把信号尽量调整到满屏,减小量化误差(但是不要调整到屏幕外,超过线性范围是肯定会导致失真的,可能你还看不出来)。


Q:触发一次,波形肯定会采集一次,但是是否会将一次采集的波形全部写满储存器呢?换一种说法,存储器里面的波形,是否是一次采集到的呢?还是多次采集到的呢?
如果是多次采集到的,这种情况下把它们放到一起,分析信号的抖动(比如时钟的抖动),是否准确可靠?
A:针对不同类型的示波器,示波器不同的捕获方式,触发和波形采集的关系不同。如果是采样示波器或实时示波器的等价时间采样模式,一个波形的采集是需要多次触发完成的。针对实时示波器的实时采样模式,触发一次,波形肯定会采集一次,不触发,波形也可能采集,这就是触发的Auto模式(有三中触发模式,一种是Auto,不触发,波形也会刷新,但波形在屏幕上会不稳定,另一种是Triggered,只有触发波形才刷新,最后一种是Single,第一次触发捕获波形,以后就不在捕获波形了)。
实时示波器的正常情况下,触发一次就会将采集到的波形写满存储器的设定值(比如,最大存储深度1MB,你设为100K,就存储100K),也即存储器里面的波形是一次采集到的。(但如果采用示波器的分段捕获功能,一次触发则只占用一部分存储空间,适合于测试长脉冲间距的信号。)
关于抖动的分析有两种情况,一种是直接对一次采集的多个周期波形进行分析,比如用EZJIT抖动分析软件,就可以从一次采集的波形中间软件恢复时钟,然后计算抖动。
另一种是多次捕获进行抖动分析,比如直接测试波形的周期,显示结果可以带统计分析的功能,把周期抖动的RMS,MAX,MIN等显示出来,或者使用抖动软件的多次捕获分析。这种方式用的很多,抖动本身衡量就是用统计特性来衡量的(比如一般用RMS,PK-PK值衡量抖动的大小),所以多次捕获波形和一次捕获波形没有本质区别(而且多次捕获还可以使得数据量更大),但是前提条件是,示波器本身的触发抖动要足够的小,不然的话,误差就会较大。这也是为什么DSO80000A把触发抖动做到小于0.5ps(rms)的原因之一,增加时、抖动方面捕获和测试的准确度;另一个目的是增加眼图测试的准确度,触发抖动小,眼图抖动测试就准确,触发抖动小,触发点上下跳动就小,眼图幅度测试就更准确。

关键字: 40GSa s 实时采样 示波器带 编辑:什么鱼 引用地址: http://news.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/ic509516.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
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