實時示波器和采樣示波器的區別是什么

更新時間：2019-05-22 點擊次數：3395

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，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設置，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。可變余輝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。可在單次采集或連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。

　　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，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*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“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。恢復時鐘是用于測量比較的參考時鐘。近來，采樣示波器*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近得到了改善，可以更輕松地進行抖動比較。

　過去，采樣示波器具有大帶寬和固有抖動，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*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”。

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。實時示波器現可提供高達63GHz的帶寬，*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需求的示波器類型。