采样示波器的主要应用︱“示波器普及之旅”之汪进进编著《示波器:电子工程师的眼睛》连载004

汪进进

鼎阳硬件设计与测试智库主要发起人

深圳市鼎阳科技有限公司副总裁

采样示波器的主要应用

采样示波器只能用来测量周期性重复性的码型，因此又被称为“验证型”测试仪器，其主要通途是：

1. 验证无源PCB链路如高速背板           

10年前就有10Gbps的高速背板，但那时候还没有可以用于测量10Gbps信号的20GHz以上带宽的实时示波器。为了验证高速背板，除了用网络分析仪来测量频域的S参数之外，用基于采样示波器的TDR来测量特性阻抗的连续性，还会用码型发生器和采样示波器一起来测量时域的眼图：在背板的一端施加信号速率和待测背板速率要求一致的周期性的重复性的PRBS信号源，在另外一端通过采样示波器来测量眼图，眼图的好坏在时域上可以很直观地判断背板的性能。

2. 作为TDR使用，测量PCB板,电缆，连接器等特性阻抗                          

TDR的基本工作原理如图1.7所示。TDR模块发送上升时间达ps级的入射阶跃信号，这种快沿信号遇到阻抗不匹配的传输线、连接器或负载就会产生反射，一部分信号继续保持原来的方向传播，另外一部分信号被反射回来。 采样示波器将采集到反射回来的信号和入射的信号叠加后的效果，可直观看出阶跃信号传播过程中的阻抵抗连续性，还可以具体测量出不同传输介质的具体阻抗大小。 对于不连续点，可以根据传输线的介电常数计算出其距离入射点的距离。图1.8表示了TDR测量出传输线上按顺序存在100欧、62欧和100欧的阶段。

图1.7  TDR工作原理框图

图1.8   TDR测量结果

3. 光信号的测量         

利用光采样模块来测量光信号是采样示波器的一个重要的应用。应用最多的行业是光模块厂商和使用光模块的光通信厂商。 当然这种应用中同样要求被测量的光信号是连续的周期性的重复性的。如果光模块发出的不是连续的光信号，就无法用采样示波器进行测量。 

采样示波器的优缺点

采样示波器由于没有前端放大器，其带宽仅受限于输入通道前端无源器件的带宽，早已达到100GHz。此外，由于没有前端放大器，仪器本身的本底噪声比实时示波器也要小。而且因为它的ADC位数高达14位，对幅值的测量精度更高。 

采样示波器能接受的电压的动态范围很小（最大只有2V），使用范围有限。通道很容易静电损坏。 只能用于测量周期性重复性的信号，不能捕获突发毛刺。 在测量眼图时一定需要有同步时钟，测量起来很麻烦。其采样原理决定了它测量眼图的速度很慢，效率很低。

进进按语:

早就想将这本书出版成古典的铅字印刷本,但一直动力不足。我可以列出很多理由说服自己应该出版，但有一个根本原因让我对出版的信心不足，因为我总觉得这类书太浅，不能传世也没有被收藏的价值。 但我又觉得其中的某些章节有分享出去的必要。当然，还有一个原因是，我一直没有时间将里面的大量图片更换为新东家的。  先决定连载,才能倒逼自己的时间去更换新东家的图片哈。 这也是鼎阳科技继去年推出3年1000场on-site seminar的示波器普及之旅行动之后开始的第二个行动。

总之，我今天决定将这本书按章节通过鼎阳硬件智库连载。每周发布一点点，连载数年：-） 里面的部分内容之前已经电子版分享过。 

请允许我保持将这本书将来出版为铅字的美好想象。因此，请勿在未经我授权同意的情况下转载。

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