實時示波器與采樣示波器區別

實時示波器通常被稱為DSO(數字存儲示波器)或MSO(混合信號示波器)。目前在售的大部分示波器都是實時示波器。實時示波器的帶寬范圍從幾 MHz到幾十GHz，價位在幾百美元到幾十萬美元不等。采樣示波器通常被稱為DCA(數字通信分析儀)，帶寬范圍從幾十GHz起，主要用于分析高速串行總 線、光設備和時鐘信號。隨著帶寬的增加，采樣示波器和實時示波器開始在多個應用領域中重合。

實時示波器和采樣示波器的數字化之路基本相同。輸入信號經過示波器的前端信號調節電路，數字化之后保存到存儲器，最后在屏幕上顯示。然而，兩種示波器的基本技術則大相徑庭。

實時示波器

實 時示波器包括觸發ASIC技術，允許用戶指定感興趣的事件，例如上升電壓閾值、建立和保持違規或碼型觸發。常規采集模式中，當示波器的觸發電路觀測到這個 事件時，示波器將會捕獲并保存在觸發點附近的連續采樣點，并使用已捕獲數據更新顯示屏。實時示波器可工作在單次捕獲模式或連續捕獲模式。在單 次模式下，示波器根據存儲器深度和采樣率置，進行單次采集并顯示一組連續樣本。

在示波器捕獲了單條軌跡之后，用戶能夠平移和縮放到任意感興趣的事件。在連續運行模式下，示波器連續采集并顯示每一個與觸發技術指標匹配的條件?？勺冇噍x或無限余輝可使多個已捕獲信號覆蓋在初始信號上。連續模式允許用戶對被測 器件進行實時查看?？稍趩未尾杉蜻B續重復采集模式中進行上升時間或脈寬測量、數學函數或FFT分析。大部分帶寬低于6GHz的實時示波器包括lMΩ和 50MΩ輸入，可與多種探頭和電纜搭配使用。

實時示波器有三個重要的技術指標定義，即：帶寬、采樣率和存儲器深度。在選擇實時示波器時，還需要考慮其它更重要的技術指標。

具有深存儲器的示波器具備以下三個明顯優勢：

1. 深存儲器能以特定采樣率捕獲更長時間的信號。存儲器容量用于確定每次采集能夠保存多少個樣本，并確定捕獲時間窗口。單次采集所捕獲的樣本越多，越有可能觀察到罕見事件。

2. 深存儲器可使用戶在較慢時基上維持較高采樣率，以實現更高的精度。例如，使用10Mpts存儲器和l0GSa/s采樣率，水平軸可以設置為lus/格。如 果用戶選擇10 us/格的時基設置，示波器將會把采樣率降低到之前的1/10運行，以便捕獲所需的時間窗口。具有100Mpts存儲器的示波器可使用戶保持較快的 10GSa/s采樣率，同時捕獲10 us時間窗口。

3. 深存儲器支持更精確的統計測量和數學運算。通過觀察一系列上升沿的時間間隔誤差的邊沿，FFT和抖動測量均能從深存儲器采集中獲益。

采樣示波器

采樣示波器專為捕獲、顯示與分析重復信號而設計。觸發能力同樣也是針對重復信號而設置。當滿足第一次觸發條件時，采樣示波器將會捕獲一組具有時 間間隔的非鄰近樣本。示波器延遲這個觸發點并開始下一組捕獲，并將已捕獲的點與第一組樣本共同放在顯示屏中。在無限余輝模式中重復這項操作，可以創建一個 波形，不必進行連續采集。觸發與延時是其中的技術要素，用于控制觸發之間的時間分辨率，以實現高測量精度。由于每次觸發僅會捕獲和處理幾個點，存儲器深度 不屬于關鍵技術指標。采樣率也不是關鍵技術指標。但是，首個觸發條件和下一個觸發條件之間的時間間隔精度，這一點才是最重要的。

采樣示波器與實時示波器

如前所述，實時示波器的帶寬現已超過60GHz，而采樣示波器的帶寬已達90GHz以上。因而對于大部分數字應用，帶寬不再是選擇適當示波器的 便捷之道。但話雖如此，價格仍然是主要差別。全配置的采樣示波器(50GHz)的價格低于15萬美元，而實時示波器的價格接近40萬美元。設計人員必須要 確定，實時示波器的出色靈活性是否與高成本相匹配。

噪聲和信噪比

采樣示波器和實時示波器有很多不同之處。采樣示波器具有14位ADC和極寬的動態范圍，能夠查看從幾mV至全量程范圍內的信號，無需衰減。因 此，采樣示波器在不同的V/格垂直軸設置中保持極低噪聲。實時示波器的動態范圍被限定在8位，但其有效位數約為6位。受限于信噪比，實時示波器必須利用衰 減器/放大器以正確地顯示幾mV到幾V的信號。這意味著，實時示波器的噪聲要高于采樣示波器。采樣示波器的低噪聲使其成為測量的“最佳標準”。然而，實時 示波器不斷改進，業已開始縮短兩者在信號完整性上的差距。

頻率響應

頻率響應也是用戶在選擇實時示波器還是采樣示波器時的考慮因素。一般來說，采樣示波器不會使用數字信號處理(DSP)校正技術，其頻率響應會緩 慢下降(硬件響應)，看上去更像是高斯型。實時示波器采用DsP校正自身的頻率響應。例如，Agilent DSOX93304Q在整個通帶內使用乎坦頻率響應，這意味著它的增益變化在整個頻率范圍內不會超過ldB。實時示波器的頻率響應可以改變。一些示波器廠 商提供多達5個具備不同特征的響應。在進行同類產品比較時，平坦響應與高斯響應可使兩個測量極其不同。例如，高斯滾降會對測量造成影響并添加碼間干擾。如 果信號速度足夠快，超出示波器的帶寬，那么滾降速度較快的平坦響應會出現振鈴。不論哪種情況，用戶必須了解硬件對測量的影像。

時鐘恢復的區別

時鐘恢復是示波器測量的關鍵因素。它支持構建實時眼圖、模板測試和抖動分離?；謴蜁r鐘是用于測量比較的參考時鐘。近來，采樣示波器完全依賴硬件 進行時鐘恢復。由此，無論是外部時鐘還是采樣示波器提供的內部10MHz時鐘，恢復系統都容易產生誤差。如今這種情形已不復存在。安捷倫采樣示波器現可提 供基于軟件的時鐘恢復系統，非常適合進行精確的時鐘恢復。實時示波器往往使用軟件時鐘恢復，也可以用外時鐘。軟件時鐘恢復的優勢是不易產生硬件誤差，無需 考慮數據速率。

除了硬件時鐘恢復和軟件時鐘恢復的區別之外，用戶必須關注所使用的時鐘恢復算法。采樣示波器使用抖動傳遞函數(JTF)，實時示波器使用 0JTF。與JTF相比，0JTF能夠減少更多的低頻抖動。因此，實時示波器中的抖動明顯低于采樣示波器。兩種示波器使用相同的傳遞函數，即可重置抖動數 目。采樣示波器的性能在最近得到了改善，可以更輕松地進行抖動比較。

何時使用采樣示波器或實時示波器

過去，采樣示波器具有最大帶寬和固有抖動，性能遠遠優于實時示波器。在過去十年里，實時示波器已經極大地縮短了兩者的性能差距，向需要進行收發 信機測試的用戶提供靈活的選擇——使用實時示波器還是采樣示波器。采樣示波器仍然具備較低抖動和極高動態范圍，是在可控的環境內進行表征的理想工具。假設 您的信號可重復或使用實時眼圖進行捕獲，采樣示波器將會真實地描述信號。

實時示波器擁有出色的靈活性，使它更具吸引力。如果用戶正在進行調試，想要觸發難以查找的事件，實時示波器是一個不錯的選擇。實時示波器的用戶 可從眾多一致性測試、協議觸發與解碼、分析應用軟件中選擇自己所需。實時示波器還能測量單次捕獲的抖動，非常適合分析故障根源。大多數標準使用實時示波器 進行發射機測試。這意味著，用戶需要借助實時示波器確保設備的“一致性”。

圖1

圖1采樣示波器與實時示波器一樣，提供眼圖、直方圖和抖動測量。憑借高帶寬、模塊性和低價位，采樣示波器要比實時示波器更能適應制造環境。

圖2

圖2 實時示波器現可提供高達63GHz的帶寬，先進抖動分析應用淡化了實時示波器和采樣示波器在研發階段的區別。

結論

實時示波器對于大部分示波器應用來講非常適用。實時示波器提供各種帶寬范圍，能夠捕獲單次事件和重復信號，已經縮短了與采樣示波器在高頻測量方 面的差距(例如抖動和發射機表征)。如果您的應用包括要求低抖動和高動態范圍的重復波形，采樣示波器是一個不錯的選擇。采樣示波器還具有較低的初始成本和 模塊化升級功能，非常適合電子和光生產測試應用。如果是在20GHz以上的頻率工作，不確定哪一種示波器合適，建議與同時生產采樣示波器和實時示波器的廠 商聯系。與僅生產實時示波器或采樣示波器的廠商相比，他們更能幫助您選擇最符合需求的示波器類型。

責任編輯：xj

原文標題：詳解實時示波器和采樣示波器的區別

文章出處：【微信公眾號：電磁兼容之家】歡迎添加關注！文章轉載請注明出處。