什么是采樣示波器？采樣示波器的應用及原理

什么是采樣示波器？

示波器是一種電氣測量設備，可將電信號（電壓）的時間變化顯示為波形。

采樣示波器也稱為等效時間采樣示波器。通過改變采樣點位置進行多次采樣稱為等效時間采樣，用于捕獲重復信號。

采樣示波器前級沒有衰減器或放大器電路，專門用于測量高速信號。

采樣示波器的應用

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

采樣示波器的主要用途是測量高速電信號、測量光信號以及使用 TDR（時域反射計）進行阻抗測量。

通過使用 TDR，可以直接評估流經印刷電路板和連接它們的電纜的數字信號的質量（信號完整性）。它還用于測量LSI性能和分析缺陷。

采樣示波器原理

數字示波器使用A/D轉換器將測量到的電壓轉換為數字數據，存儲在存儲器中，并以波形形式顯示在屏幕上。

輸入部分由垂直電路和觸發系統組成，在前級轉換成合適的信號。然后，A/D 轉換器以離散間隔對信號進行采樣，并將其轉換為數字值。

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

采樣示波器僅支持等效時間采樣。采樣之后進行衰減/放大，將信號轉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，但動態范圍（表示信號幅度范圍的指標，最大值與最小值的比值）是有限的。

采樣示波器的兼容標準

適用于捕獲高速信號的采樣示波器支持以下標準。

以太網：IEEE802.3ae規定的10Gb接口標準。

SDH/SONET：ITU-T 的 10Gb 接口標準。

OTN：ITU-T規定的基于光傳輸網絡的通信標準。

光纖通道...ANSI 的10Gb 接口標準。

InfiniBand：用于存儲控制器之間的超高速連接。有SDR/DDR/QDR/FDR/EDR標準，通信速度取決于捆綁的通道數量，但最高標準EDR可以達到300 Gbps。

CPRI...4G 之前一直是主流的通信標準。根據 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

示波器采樣有兩個主要接口。

差分電：利用兩根線方向相反的電信號（原信號和原信號相位反轉的信號）進行檢測。

光：通過連接光模塊/光傳輸設備，無需觸發信號即可進行評估。

使用采樣示波器的測量示例

使用采樣示波器進行測量的一個例子是光學模塊評估。

• 眼圖分析：通過添加周期信號波形來分析眼圖波形。

• 眼罩測試：通過上述眼圖分析確認眼圖是否具有各標準所要求的開口率。

• TDECQ 測量...PAM4 光信號質量的測量。