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發布時間：2018-11-09
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決定示波器性能高度的模擬技術分析
示波器的架構經曆了幾十年的沉澱，特別是最近二十年數字示波器的高速發展，已經基本趨於穩定，普源精電(RIGOL)副總裁邢飛介紹，當代數字示波器的基本組成主要包括：模擬前端(負責信號調理)->模數轉換器(調理後信號數字化)->數據采集/存儲/信號處理->顯示與人機接口。其中前兩個部分決定了示波器絕大部分性能指標，也是示波器的核心所在。欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆示波器維修分享如何提升示波器性能：
帶寬與模擬前端
決定帶寬的關鍵是示波器的模擬前端，包括衰減器,放大器和相關電路，是被測信號進入示波器的大門，示波器的測試信號帶寬很多情況下都是由模擬前端的帶寬決定的，也就是直接影響了示波器的本底噪聲和量程。模擬前端的設計工作在示波器的硬件設計工作當中，實際上占據了一半以上的工作量，並且在很大程度上最終決定了示波器的硬件性能。
對於模擬前端來說，其影響示波器的主要性能指標包括：
●模擬帶寬，包括對被測信號幅頻響應特性，在時域上表現為上升時間指標和過衝性能指標;
●輸入信號幅度動態範圍(非數字處理的最小垂直靈敏度到最大垂直靈敏度的範圍);
●直流增益精度和偏移精度兩個指標的初始誤差特性和溫度漂移特性;
●輸入阻抗特性(電阻並聯寄生電容)影響在帶探頭或不帶探頭情況下對被測電路的影響。
如果給示波器的模擬前端設計在整個的硬件設計中的重要地位做一個形象的比喻，模擬前端的作用類似於照相機的鏡頭。很多攝影發燒友在使用單反相機，一個很重要的原因是單反相機的鏡頭有更好的光學特性。類似的道理，模擬前端對輸入信號進行衰減放大和信號調理，係統噪聲也會被放大。如果示波器的模擬前端設計差，係統噪聲大，希望測試的微小信號將無法捕獲;如果在頻域觀測，這些噪聲將使信噪比下降，底噪升高。如果信號通路間的隔離度不夠，其他通道的信號將對被測信號造成較大的幹擾。同時，模擬前端的線性度和抗飽和能力也十分重要。
在數字示波器的模擬前端設計過程當中，放大器是模擬前端設計的核心部件之一，邢飛介紹，通過特別的放大器器件選用和設計，RIGOL產品裏的放大器既能夠保證示波器的高帶寬特性，又能夠保證示波器的高直流增益精度特性。對於混合信號產品，其數字通道的放大器設計具有有別於模擬通道放大器設計的特殊技術點，除了保持與模擬通道類似的高帶寬特性之外，對於信號調理過程中的幅頻響應特性要求較高，以降低時域過衝，避免數字通道對實際被測信號的采集和現實錯誤。
作為示波器市場近年來殺入的黑馬，羅德與施瓦茨(R&S)中國區示波器業務發展經理焦保春分析，在該公司示波器產品在模擬前端設計中，采用了大量的R&S在射頻測試領域的成熟技術，將射頻設計融合到模擬設計中。這樣做帶來最直觀的好處是大大降低的信號通路的噪聲。在最低的信號量程條件下(1mV/div)，示波器依然能夠保持極低的噪聲水平,其信號噪聲有效值為同類產品的1/4以下。通道間的高隔離度，特別是對高頻信號隔離度，也是射頻設計應用的範例。
當然，在高端示波器中，帶寬並非隻在模擬前端中得以實現，還可以通過其他數字辦法實現更高帶寬，通常高端示波器帶寬有三種方法：一是前置放大電路直接實現;二是采用DSP拉伸帶寬;三是數字帶寬複用。泰克科技認為，三種方法各有各的優點。目前市場上用得比較多的是前置放大器直接實現和DSP拉伸帶寬技術。從使用上來說，硬件實現的帶寬使用數字技術較少，信號保真度較高，在使用上更為靈活，限製更少，頻響和噪聲譜更為平坦，支持等效采樣、欠采樣，可以允許信號超出屏幕外等，但成本相對較高;相比起來，數字技術則可能造成頻響或噪聲譜的起伏，在某些頻率上有效位低，同時數字技術要求實時采樣、不支持欠采樣，信號超出屏幕外會出現波形畸變，限製相對較多，對使用者的要求也較高。但數字技術實現的帶寬由於硬件成本較低，所以價格也相對較低，在犧牲一些性能的情況下，也為用戶提供了一個廉價的解決方案。總的來說，前置放大器技術和DSP為不同客戶的需求提供了不同選擇。
采樣率和模數轉換器
在示波器三大性能指標中，模擬前端決定了帶寬，那麽模數轉換器(ADC)則是影響采樣率最重要的一環，ADC是數字示波器的核心器件，其中最關鍵的指標是采樣率和有效的ADC位數。ADC的采樣率直接決定了示波器的數字帶寬，也就是多高頻率的信號能夠有效地采集並顯示。
焦保春認為，A/D轉換器的采樣率不可能無限製提升，R&S擁有目前示波器市場中領先的單核10Gs/s采樣率A/D轉換器。為達到更高采樣率，很多公司采用了交織采樣技術，即用多顆低速A/D並行組合成高速多核的A/D。這種技術帶來的問題是信號的相位誤差。為修正此誤差，大多數示波器廠商使用的DSP修正技術。但DSP修正處理需要時間，這種修正使示波器的波形捕獲率降低。
示波器的采樣還包括采樣率的準確性，就是有效轉換位數(ENOB)，常見示波器的A/D轉換器都是8位的。但在實際使用時，真正能夠發揮作用的轉換位數並不能達到8位。一些示波器在高帶寬是甚至會劣化到4位左右。這意味者用戶不可能使用這些示波器準確測量出信號的幅度信息。焦保春介紹R&SA/D轉換器的有效轉換位數可以高達7位以上。以上有關示波器性能知識由欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆示波器維修中心整理發布，更多有關示波器維修知識歡迎訪問欧美熟妇呻吟猛交XX性精品麻豆示波器維修中心網（www.ywkjt.com）
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