什么是采樣示波器？采樣示波器的應(yīng)用及原理

什么是采樣示波器？

示波器是一種電氣測(cè)量設(shè)備，可將電信號(hào)（電壓）的時(shí)間變化顯示為波形。

采樣示波器也稱為等效時(shí)間采樣示波器。通過改變采樣點(diǎn)位置進(jìn)行多次采樣稱為等效時(shí)間采樣，用于捕獲重復(fù)信號(hào)。

采樣示波器前級(jí)沒有衰減器或放大器電路，專門用于測(cè)量高速信號(hào)。

采樣示波器的應(yīng)用

示波器的基本用途是查看電信號(hào)的變化。除了電壓之外，還可以測(cè)量溫度、濕度、速度和壓力等各種現(xiàn)象。

采樣示波器的主要用途是測(cè)量高速電信號(hào)、測(cè)量光信號(hào)以及使用 TDR（時(shí)域反射計(jì)）進(jìn)行阻抗測(cè)量。

通過使用 TDR，可以直接評(píng)估流經(jīng)印刷電路板和連接它們的電纜的數(shù)字信號(hào)的質(zhì)量（信號(hào)完整性）。它還用于測(cè)量LSI性能和分析缺陷。

采樣示波器原理

數(shù)字示波器使用A/D轉(zhuǎn)換器將測(cè)量到的電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，并以波形形式顯示在屏幕上。

輸入部分由垂直電路和觸發(fā)系統(tǒng)組成，在前級(jí)轉(zhuǎn)換成合適的信號(hào)。然后，A/D 轉(zhuǎn)換器以離散間隔對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。

采樣方法包括實(shí)時(shí)采樣（一次獲得波形記錄）和等效時(shí)間采樣（一次采樣捕獲一部分波形，并多次再現(xiàn)原始波形）。后者具有比實(shí)際采樣周期高得多的時(shí)間分辨率，并且允許測(cè)量高速信號(hào)。

采樣示波器僅支持等效時(shí)間采樣。采樣之后進(jìn)行衰減/放大，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為較低頻率并允許使用較低帶寬放大器。因此，雖然支持較寬的頻段，但動(dòng)態(tài)范圍（表示信號(hào)幅度范圍的指標(biāo)，最大值與最小值的比值）是有限的。

采樣示波器的兼容標(biāo)準(zhǔn)

適用于捕獲高速信號(hào)的采樣示波器支持以下標(biāo)準(zhǔn)。

以太網(wǎng)：IEEE802.3ae規(guī)定的10Gb接口標(biāo)準(zhǔn)。

SDH/SONET：ITU-T 的 10Gb 接口標(biāo)準(zhǔn)。

OTN：ITU-T規(guī)定的基于光傳輸網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)。

光纖通道...ANSI 的10Gb 接口標(biāo)準(zhǔn)。

InfiniBand：用于存儲(chǔ)控制器之間的超高速連接。有SDR/DDR/QDR/FDR/EDR標(biāo)準(zhǔn)，通信速度取決于捆綁的通道數(shù)量，但最高標(biāo)準(zhǔn)EDR可以達(dá)到300 Gbps。

CPRI...4G 之前一直是主流的通信標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù) LTE 帶寬的不同，通信速率范圍為 1.2288 Gbit/s 至 9.8304 Gbit/s。

采樣示波器接口

示波器采樣有兩個(gè)主要接口。

差分電：利用兩根線方向相反的電信號(hào)（原信號(hào)和原信號(hào)相位反轉(zhuǎn)的信號(hào)）進(jìn)行檢測(cè)。

光：通過連接光模塊/光傳輸設(shè)備，無需觸發(fā)信號(hào)即可進(jìn)行評(píng)估。

使用采樣示波器的測(cè)量示例

使用采樣示波器進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)例子是光學(xué)模塊評(píng)估。

• 眼圖分析：通過添加周期信號(hào)波形來分析眼圖波形。

• 眼罩測(cè)試：通過上述眼圖分析確認(rèn)眼圖是否具有各標(biāo)準(zhǔn)所要求的開口率。

• TDECQ 測(cè)量...PAM4 光信號(hào)質(zhì)量的測(cè)量。