市場驅(qū)動因素：更好的信號完整性
使問題復(fù)雜化的事實是，當(dāng)傳輸信號進入接收機時，可能產(chǎn)生多個信號的完整性問題。這些信號的完整性問題可能包括：當(dāng)此信號流經(jīng)電路板或從硅裸片進入封裝引腳再進入電路板時產(chǎn)生的信號衰減。通道內(nèi)的信號衰減是一個非常嚴(yán)重的問題，必須予以解決。PCB材料(如FR-4)內(nèi)的信號損失隨路徑長度的增加及數(shù)據(jù)速率的提高而增大。由于信號幅度縮小，噪聲和反射正成為一個更大的影響因素?？蛻粜枰诮邮諜C中采用去嵌入策略，以打開閉合的眼圖。
泰克能夠把更多的功能封裝到同一芯片上，減少了元器件和接口的數(shù)量，進而降低了噪聲和定時的不確定度，提高了產(chǎn)品性能。
我們?yōu)榇朔N前端設(shè)計提供的另一項創(chuàng)新是較大的偏移范圍和終端性能。該性能通過前置放大器芯片上的分離路徑輸入結(jié)構(gòu)和多芯片模塊上的AC接地端接電阻器來實現(xiàn)，可以更加輕松地對大型直流偏置或直流偏置終端信號作出準(zhǔn)確的測量。
奈奎斯特定理(Nyquist theorem)指出，采樣系統(tǒng)應(yīng)以輸入信號最高頻率的2倍以上進行采樣。雖然這是最低的起點，但是在任何情況下，采樣率越高，結(jié)果越準(zhǔn)確。通過使用2.5倍于輸入頻率的較高采樣率或更高的采樣率，可以提供更多的感興趣信號上的采樣點，且能避免混疊。對于極高速信號的表征而言，這將特別重要。
帶寬：示波器必須有足夠的帶寬來捕捉高頻部分，以便準(zhǔn)確地顯示信號的轉(zhuǎn)換。但是，當(dāng)銷售商為帶寬需求進行善意提示，推薦5次諧波時，事情在不斷發(fā)生變化。邊沿速率(上升/下降時間)的變化并沒有與數(shù)據(jù)速率的變化同步。這意味著，所需的最大帶寬受上升時間的影響更大。例如，目前第三代規(guī)格的上升時間在30ps的范圍內(nèi)。隨著速率的不斷提高，這似乎并沒有很大變化，這表明，相對于數(shù)據(jù)速率的信號諧波含量正在下降。
示波器的應(yīng)用非常的廣泛，尤其受到一些工程師的鐘愛，對于一些新操作者來說，遇到的問題層出不窮，小編也是深有體會的，為此根據(jù)一些資料，整理了六條使用常見問題，希望能夠在給小白的您帶來一些幫助？
1、在高速串行測試時，對測試所需示波器有什么樣的要求？哪幾個指標(biāo)是最關(guān)鍵的？
基本來說對帶寬和采樣率要滿足串行信號的要求，接下來就需要考察是否是差分信號，以及示波器對串行測試的分析功能，比如說碼型的觸發(fā)和解碼等等。
2、在測量高速數(shù)字信號時，示波器的帶寬是不是一定要是信號頻率的5倍以上？為什么？
選擇示波器的帶寬，一般是被測信號的速率的2.5倍或信號最高頻率的5倍，這樣可以看到高速信號的5次諧波。
3、測試時的帶寬是如何影響測試結(jié)果？對測試的帶寬有何要求？
首先，帶寬不足會損失掉信號的高頻諧波分量，導(dǎo)致時間和幅度測試的不準(zhǔn)確。然而即使帶寬相同的示波器會表現(xiàn)出不同的上升時間，對應(yīng)用來說，測量上升沿上發(fā)生的錯誤非常關(guān)鍵，另外在數(shù)據(jù)信號中，對眼圖的張開度影響也很大。正因如此，上升時間指標(biāo)對在時域中執(zhí)行測量的設(shè)備(示波器)非常重要。
4、帶寬是否越高越好？
前面提到，目前廣泛使用的電路板、連接器、電纜和集成模塊的上升時間非常有限，以至于高速信號經(jīng)過傳輸之后高頻分量損耗嚴(yán)重。許多新的第三代標(biāo)準(zhǔn)(USB3.0, PCIE Gen3, 10G-KR)已經(jīng)考慮到這一點，要求的帶寬比以前低得多。當(dāng)然，也有一些例外情況，要求更高的帶寬。比如100G以太網(wǎng)方案，它采用復(fù)雜的調(diào)制技術(shù)(DP-PSK)，要求四個模擬輸入及超過20 GHz的帶寬進行分析。鑒于這些應(yīng)用，泰克已經(jīng)宣布，其帶寬超過30GHz的示波器將于今年下半年晚些時候推出。
5、怎樣才能提高測試的靈敏度呢？
選擇合適的帶寬，帶寬過大會增加噪聲，在垂直設(shè)置上，盡可能讓信號填滿屏幕，好充分利用示波器的AD位數(shù)，可以采用波形平均，合適的探頭的帶寬，選擇高分辨率 (Hi-res) 采集模式等等。
6、在對系統(tǒng)設(shè)計進行調(diào)試時，確認異?，F(xiàn)象并在短時間內(nèi)弄清電路的運行條件，如何增加捕捉異常現(xiàn)象的機會？
使用DPX技術(shù)，并打開無限余輝，幾秒鐘就可以看到平時可能數(shù)小時看不到的異常信號。該性能提高了見證數(shù)字系統(tǒng)中出現(xiàn)的瞬態(tài)事件的幾率，這些瞬態(tài)事件包括短脈沖、毛刺和轉(zhuǎn)換誤差等。
示波器是利用電子示波管的特性，將人眼無法直接觀測的交變電信號轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測量的電子測量儀器。
它是觀察數(shù)字電路實驗現(xiàn)象、分析實驗中的問題、測量實驗結(jié)果必不可少的重要儀器。
示波器由示波管和電源系統(tǒng)、同步系統(tǒng)、X軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、Y軸偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)、延遲掃描系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)信號源組成。
1．1示波管
陰極射線管(CRT)簡稱示波管，是示波器的核心。它將電信號轉(zhuǎn)換為光信號。電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個完整的示波管。
1．熒光屏
現(xiàn)在的示波管屏面通常是矩形平面，內(nèi)表面沉積一層磷光材料構(gòu)成熒光膜。在熒光膜上常又增加一層蒸發(fā)鋁膜。高速電子穿過鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點。
鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點的輝度。鋁膜還有散熱等其他作用。
當(dāng)電子停止轟擊后，亮點不能立即消失而要保留一段時間。亮點輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過的時間叫做“余輝時間”。
余輝時間短于10μs為極短余輝，10μs—1ms為短余輝，1ms—0．1s為中余輝，0．1s-1s為長余輝，大于1s為極長余輝。一般的示波器配備中余輝示波管，高頻示波器選用短余輝，低頻示波器選用長余輝。
由于所用磷光材料不同，熒光屏上能發(fā)出不同顏色的光。一般示波器多采用發(fā)綠光的示波管，以保護人的眼睛。
2．示波管的電源
為使示波管正常工作，對電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽極與偏轉(zhuǎn)板之間電位相近，偏轉(zhuǎn)板的平均電位為零或接近為零。
陰極必須工作在負電位上。柵極G1相對陰極為負電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。
陽極為正電位(約+100V~+600V)，也應(yīng)可調(diào)，用作聚焦調(diào)節(jié)。
第二陽極與前加速極相連，對陰極為正高壓(約+1000V)，相對于地電位的可調(diào)范圍為±50V。由于示波管各電極電流很小，可以用公共高壓經(jīng)電阻分壓器供電。
3．偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)
偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)控制電子射線方向，使熒光屏上的光點隨外加信號的變化描繪出被測信號的波形。
Y1、Y2和Xl、X2兩對互相垂直的偏轉(zhuǎn)板組成偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)。Y軸偏轉(zhuǎn)板在前，X軸偏轉(zhuǎn)板在后，因此Y軸靈敏度高(被測信號經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。
兩對偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場，分別控制電子束在垂直方向和水平方向偏轉(zhuǎn)。
4．電子槍及聚焦
電子槍由燈絲(F)、陰極(K)、柵極(G1)、前加速極(G2)(或稱第二柵極)、陽極(A1)和第二陽極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細的高速電子束。燈絲通電加熱陰極，陰極受熱發(fā)射電子。
柵極是一個頂部有小孔的金屬園筒，套在陰極外面。由于柵極電位比陰極低，對陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運動初速度大的少量電子，在陽極電壓的作用下能穿過柵極小孔，奔向熒光屏。
初速度小的電子仍返回陰極。如果柵極電位過低，則全部電子返回陰極，即管子截止。
調(diào)節(jié)電路中的W1電位器，可以改變柵極電位，控制射向熒光屏的電子流密度，從而達到調(diào)節(jié)亮點的輝度。
陽極、第二陽極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個金屬圓筒。前加速極G2與A2相連，所加電位比A1高。G2的正電位對陰極電子奔向熒光屏起加速作用。
電子束從陰極奔向熒光屏的過程中，經(jīng)過兩次聚焦過程。次聚焦由K、G1、G2完成，K、K、G1、G2叫做示波管的電子透鏡。
第二次聚焦發(fā)生在G2、A1、A2區(qū)域，調(diào)節(jié)第二陽極A2的電位，能使電子束正好會聚于熒光屏上的一點，這是第二次聚焦。
A1上的電壓叫做聚焦電壓，A1又被叫做聚焦極。有時調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽極A2的電壓，A2又叫做輔助聚焦極。
1.2示波器的基本組成
從上一小節(jié)可以看出，只要控制X軸偏轉(zhuǎn)板和Y軸偏轉(zhuǎn)板上的電壓，就能控制示波管顯示的圖形形狀。
我們知道，一個電子信號是時間的函數(shù)f(t)，它隨時間的變化而變化。
因此，只要在示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上加一個與時間變量成正比的電壓，在y軸加上被測信號(經(jīng)過比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會顯示出被測信號隨時間變化的圖形。
電信號中，在一段時間內(nèi)與時間變量成正比的信號是鋸齒波。
它由示波管、Y軸系統(tǒng)、X軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)和電源等五部分組成。
被測信號①接到“Y"輸入端，經(jīng)Y軸衰減器適當(dāng)衰減后送至Y1放大器(前置放大)，推挽輸出信號②和③。
經(jīng)延遲級延遲Г1時間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號④和⑤，加到示波管的Y軸偏轉(zhuǎn)板上。
為了在屏幕上顯示出完整的穩(wěn)定波形，將Y軸的被測信號③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路;
在引入信號的正(或者負)極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動鋸齒波掃描電路(時基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。
由于從觸發(fā)到啟動掃描有一時間延遲Г2，為保證Y軸信號到達熒光屏之前X軸開始掃描，Y軸的延遲時間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時間Г2。
掃描電壓⑦經(jīng)X軸放大器放大，產(chǎn)生推挽輸出⑨和⑩，加到示波管的X軸偏轉(zhuǎn)板上。
z軸系統(tǒng)用于放大掃描電壓正程，并且變成正向矩形波，送到示波管柵極。這使得在掃描正程顯示的波形有某一固定輝度，而在掃描回程進行抹跡。
449717568
