DSP把示波器性能帶入新水平
但是,這些挑戰(zhàn)正變得越來越難以解決。在理想情況下,測量儀器的帶寬應(yīng)該超過被觀察的目標(biāo)設(shè)備的帶寬。但是,示波器性能的基本指標(biāo) – 模擬帶寬與數(shù)字網(wǎng)絡(luò)交換單元一樣,受到各種技術(shù)的限制。這兩種平臺都使用速度最快的半導(dǎo)體器件,都利用最新的內(nèi)部信號傳輸和連接技術(shù),都以當(dāng)前技術(shù)能夠支持的最高速率運行,都依賴為特定任務(wù)量身定制的集成電路 ( 如示波器的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ) ,提供遠遠高于標(biāo)準(zhǔn)器件中提供的性能。
鑒于這些實際情況,怎樣才能把示波器性能提升到全新水平呢？怎樣才能支持下一代技術(shù)進步呢？
進入 DSP
答案是數(shù)字信號處理技術(shù) (DSP) 。實踐證明,使用 DSP 可以擴展、事實上是可以增強原始模擬帶寬。
DSP 是一門古老的學(xué)科。它采用sin x/x內(nèi)插形式,出現(xiàn)在每臺現(xiàn)代數(shù)字實時示波器中�，F(xiàn)在, DSP 已經(jīng)成為把示波器帶寬擴展到當(dāng)前模擬極限之上、改善整體測量精度的激活工具。
當(dāng)前示波器市場頂層包括一系列模型,提供了幾千赫茲的帶寬。帶寬為 6 GHz 和 8 GHz 的儀器正在進入工程設(shè)計部門和研發(fā)實驗室,更高的帶寬很快也將出現(xiàn)。幾乎所有這些超高帶寬工具都依賴某種形式的基于 DSP 的頻率擴展技術(shù),實現(xiàn)額定的性能。
DSP 有什么作用
某些示波器專門使用 DSP 擴展帶寬,而帶寬則是任何示波器公認(rèn)的指標(biāo)。在最簡單的形式中, DSP 創(chuàng)建濾波功能,抵消指定頻率范圍頂端的滾降。為了解這一概念,我們將依次簡要回顧基礎(chǔ)知識。
在理想情況下,示波器會在大多數(shù)指定帶寬 ( 從 DC 開始 ) 中表現(xiàn)出相當(dāng)平滑均勻的模擬頻響特點,然后在接近頻率上限時逐漸滾降。因此,帶寬定義為頻響幅度相對于 DC 幅度降低 3 dB 的頻率。業(yè)內(nèi)把它速記為“ 3 dB 點”。
圖 1 是具有 4 GHz 實際模擬帶寬的 DSO 的一對頻響圖。藍色虛線定義了教科書中完美的帶寬包絡(luò),紅線則接近實際環(huán)境中的示波器頻響曲線。
圖 1: 模擬帶寬為 4 GHz 的示波器的頻響曲線
在每個地方,紅線都偏離理想包絡(luò),偏差成為測量的一部分。例如, 1 GHz 和 2 GHz 之間的下降意味著在該頻段內(nèi),測得的信號在顯示屏上將顯示得略小于實際幅度。為獲得最佳的信號保真度,使這些偏差達到最小至關(guān)重要。
現(xiàn)在考慮一下 圖 2 。這是同一部示波器的 DSP 擴展后的頻響曲線,現(xiàn)在作為 5 GHz 示波器提供。 3 dB 點實際上位于 5 GHz ,注意頻率軸已經(jīng)重新定標(biāo)。 4 GHz 邊界以外發(fā)生的情況在很大程度上依賴 DSP 實現(xiàn)技術(shù)的質(zhì)量。
圖 2: DSP 把 4 Ghz 頻響擴展到 5 GHz.
