市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)因素：更好的信號(hào)完整性
使問(wèn)題復(fù)雜化的事實(shí)是，當(dāng)傳輸信號(hào)進(jìn)入接收機(jī)時(shí)，可能產(chǎn)生多個(gè)信號(hào)的完整性問(wèn)題。這些信號(hào)的完整性問(wèn)題可能包括：當(dāng)此信號(hào)流經(jīng)電路板或從硅裸片進(jìn)入封裝引腳再進(jìn)入電路板時(shí)產(chǎn)生的信號(hào)衰減。通道內(nèi)的信號(hào)衰減是一個(gè)非常嚴(yán)重的問(wèn)題，必須予以解決。PCB材料(如FR-4)內(nèi)的信號(hào)損失隨路徑長(zhǎng)度的增加及數(shù)據(jù)速率的提高而增大。由于信號(hào)幅度縮小，噪聲和反射正成為一個(gè)更大的影響因素?？蛻粜枰诮邮諜C(jī)中采用去嵌入策略，以打開(kāi)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(jìn)而降低了噪聲和定時(shí)的不確定度，提高了產(chǎn)品性能。
我們?yōu)榇朔N前端設(shè)計(jì)提供的另一項(xiàng)創(chuàng)新是較大的偏移范圍和終端性能。該性能通過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)，可以更加輕松地對(duì)大型直流偏置或直流偏置終端信號(hào)作出準(zhǔn)確的測(cè)量。
奈奎斯特定理(Nyquist theorem)指出，采樣系統(tǒng)應(yīng)以輸入信號(hào)最高頻率的2倍以上進(jìn)行采樣。雖然這是最低的起點(diǎn)，但是在任何情況下，采樣率越高，結(jié)果越準(zhǔn)確。通過(guò)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(hào)上的采樣點(diǎn)，且能避免混疊。對(duì)于極高速信號(hào)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(lái)捕捉高頻部分，以便準(zhǔn)確地顯示信號(hào)的轉(zhuǎn)換。但是，當(dāng)銷售商為帶寬需求進(jìn)行善意提示，推薦5次諧波時(shí)，事情在不斷發(fā)生變化。邊沿速率(上升/下降時(shí)間)的變化并沒(méi)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(shí)間的影響更大。例如，目前第三代規(guī)格的上升時(shí)間在30ps的范圍內(nèi)。隨著速率的不斷提高，這似乎并沒(méi)有很大變化，這表明，相對(duì)于數(shù)據(jù)速率的信號(hào)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(ài)，對(duì)于一些新操作者來(lái)說(shuō)，遇到的問(wèn)題層出不窮，小編也是深有體會(huì)的，為此根據(jù)一些資料，整理了六條使用常見(jiàn)問(wèn)題，希望能夠在給小白的您帶來(lái)一些幫助？
1、在高速串行測(cè)試時(shí)，對(duì)測(cè)試所需示波器有什么樣的要求？哪幾個(gè)指標(biāo)是最關(guān)鍵的？
基本來(lái)說(shuō)對(duì)帶寬和采樣率要滿足串行信號(hào)的要求，接下來(lái)就需要考察是否是差分信號(hào)，以及示波器對(duì)串行測(cè)試的分析功能，比如說(shuō)碼型的觸發(fā)和解碼等等。
2、在測(cè)量高速數(shù)字信號(hào)時(shí)，示波器的帶寬是不是一定要是信號(hào)頻率的5倍以上？為什么？
選擇示波器的帶寬，一般是被測(cè)信號(hào)的速率的2.5倍或信號(hào)最高頻率的5倍，這樣可以看到高速信號(hào)的5次諧波。
3、測(cè)試時(shí)的帶寬是如何影響測(cè)試結(jié)果？對(duì)測(cè)試的帶寬有何要求？
首先，帶寬不足會(huì)損失掉信號(hào)的高頻諧波分量，導(dǎo)致時(shí)間和幅度測(cè)試的不準(zhǔn)確。然而即使帶寬相同的示波器會(huì)表現(xiàn)出不同的上升時(shí)間，對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，測(cè)量上升沿上發(fā)生的錯(cuò)誤非常關(guān)鍵，另外在數(shù)據(jù)信號(hào)中，對(duì)眼圖的張開(kāi)度影響也很大。正因如此，上升時(shí)間指標(biāo)對(duì)在時(shí)域中執(zhí)行測(cè)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(shí)間非常有限，以至于高速信號(hào)經(jīng)過(guò)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(diǎn)，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(gè)模擬輸入及超過(guò)20 GHz的帶寬進(jìn)行分析。鑒于這些應(yīng)用，泰克已經(jīng)宣布，其帶寬超過(guò)30GHz的示波器將于今年下半年晚些時(shí)候推出。
5、怎樣才能提高測(cè)試的靈敏度呢？
選擇合適的帶寬，帶寬過(guò)大會(huì)增加噪聲，在垂直設(shè)置上，盡可能讓信號(hào)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(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，確認(rèn)異?，F(xiàn)象并在短時(shí)間內(nèi)弄清電路的運(yùn)行條件，如何增加捕捉異常現(xiàn)象的機(jī)會(huì)？
使用DPX技術(shù)，并打開(kāi)無(wú)限余輝，幾秒鐘就可以看到平時(shí)可能數(shù)小時(shí)看不到的異常信號(hào)。該性能提高了見(jiàn)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(wú)法直接觀測(cè)的交變電信號(hào)轉(zhuǎn)換成圖像，顯示在熒光屏上以便測(cè)量的電子測(cè)量?jī)x器。
它是觀察數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、分析實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題、測(cè)量實(shí)驗(yàn)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(hào)源組成。
1．1示波管
陰極射線管(CRT)簡(jiǎn)稱示波管，是示波器的核心。它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。電子槍、偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)和熒光屏三部分密封在一個(gè)真空玻璃殼內(nèi)，構(gòu)成了一個(gè)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(guò)鋁膜，撞擊熒光粉而發(fā)光形成亮點(diǎn)。
鋁膜具有內(nèi)反射作用，有利于提高亮點(diǎn)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(diǎn)不能立即消失而要保留一段時(shí)間。亮點(diǎn)輝度下降到原始值的10％所經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫做“余輝時(shí)間”。
余輝時(shí)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(zhǎng)余輝，大于1s為極長(zhǎng)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(zhǎng)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(hù)人的眼睛。
2．示波管的電源
為使示波管正常工作，對(duì)電源供給有一定要求。規(guī)定第二陽(yáng)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(fù)電位上。柵極G1相對(duì)陰極為負(fù)電位(—30V~—100V)，而且可調(diào)，以實(shí)現(xiàn)輝度調(diào)節(jié)。
陽(yáng)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(yáng)極與前加速極相連，對(duì)陰極為正高壓(約+1000V)，相對(duì)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(diǎn)隨外加信號(hào)的變化描繪出被測(cè)信號(hào)的波形。
Y1、Y2和Xl、X2兩對(duì)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(cè)信號(hào)經(jīng)處理后加到Y(jié)軸)。
兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板分別加上電壓，使兩對(duì)偏轉(zhuǎn)板間各自形成電場(chǎng)，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(yáng)極(A1)和第二陽(yáng)極(A2)組成。它的作用是發(fā)射電子并形成很細(xì)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(gè)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(duì)陰極發(fā)射的電子起控制作用，一般只有運(yùn)動(dòng)初速度大的少量電子，在陽(yáng)極電壓的作用下能穿過(guò)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(guò)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(dá)到調(diào)節(jié)亮點(diǎn)的輝度。
陽(yáng)極、第二陽(yáng)極和前加速極都是與陰極在同一條軸線上的三個(gè)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(duì)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(guò)程中，經(jīng)過(guò)兩次聚焦過(guò)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(yáng)極A2的電位，能使電子束正好會(huì)聚于熒光屏上的一點(diǎn)，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(shí)調(diào)節(jié)A1電壓仍不能滿足良好聚焦，需微調(diào)第二陽(yáng)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(gè)電子信號(hào)是時(shí)間的函數(shù)f(t)，它隨時(shí)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(gè)與時(shí)間變量成正比的電壓，在y軸加上被測(cè)信號(hào)(經(jīng)過(guò)比例放大或者縮小)，示波管屏幕上就會(huì)顯示出被測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化的圖形。
電信號(hào)中，在一段時(shí)間內(nèi)與時(shí)間變量成正比的信號(hào)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(cè)信號(hào)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(hào)②和③。
經(jīng)延遲級(jí)延遲Г1時(shí)間，到Y(jié)2放大器。放大后產(chǎn)生足夠大的信號(hào)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(cè)信號(hào)③引入X軸系統(tǒng)的觸發(fā)電路;
在引入信號(hào)的正(或者負(fù))極性的某一電平值產(chǎn)生觸發(fā)脈沖⑥，啟動(dòng)鋸齒波掃描電路(時(shí)基發(fā)生器)，產(chǎn)生掃描電壓⑦。
由于從觸發(fā)到啟動(dòng)掃描有一時(shí)間延遲Г2，為保證Y軸信號(hào)到達(dá)熒光屏之前X軸開(kāi)始掃描，Y軸的延遲時(shí)間Г1應(yīng)稍大于X軸的延遲時(shí)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(jìn)行抹跡。
449717568
