示波器基礎系列之二 —— 示波器的采樣率和存儲深度

圖13 1M點的FFT結(jié)果無法了解有關調(diào)制的信息

圖14 20M點的FFT清晰的確認了時鐘的雙峰分布及相關調(diào)制規(guī)律

需要指出的是，對于長波形的FFT分析需要示波器超強的數(shù)據(jù)處理能力，這往往超出了某些示波器的運算極限。力科示波器最大可以做25M點的FFT，業(yè)內(nèi)T公司的示波器最大則只能做3.125M點的FFT分析。

高速串行信號分析需要真正意義的長存儲

抖動分析和眼圖測試已成為分析高速串行鏈路的重要手段，也成為評估高端示波器的重要參考。

當使用示波器進行抖動測試時，高速采集內(nèi)存長度是示波器進行抖動測試的關鍵指標。高速內(nèi)存長度不僅決定了一次抖動測試中樣本數(shù)的多少，還決定了示波器能夠 測試的抖動頻率范圍。這是因為所有的抖動都具有不同的頻率分量，其通常從DC直流到高頻部分。示波器單次采集時間窗口的倒數(shù)即表明了抖動測試的頻律范圍。 例如，你用一個具有 20G 采樣/秒(S/s)的采樣率和 1M采樣內(nèi)存的示波器捕獲一個 2.5Gbps 信號，那么你的示波器屏幕上就能捕捉到50 微秒長的一段波形，意味著你能捕獲到一個頻率為 20kHz的低頻抖動周期。同樣的，對于20GS/s采樣率100M存儲深度（如力科的SDA6000AXXL），則可以捕獲到200Hz的低頻抖動周 期。

而傳統(tǒng)示波器設計時采用將高速采集前端(多達80顆ADC)和高速內(nèi)存在物理上用一顆SoC芯片實現(xiàn)，由于有太多功能在一個芯片內(nèi)部，導致片內(nèi)高速內(nèi)存容 量的限制(在40GS/s下一般小于2M)，只能測量到20KHz以上的抖動，并且當需要測試低頻抖動時，無法對內(nèi)存擴展升級。對于大多數(shù)應用，測試和分 析200Hz到20KHz范圍內(nèi)的抖動信息非常重要。為了彌補這種設計結(jié)構的缺陷，這類示波器會采用外部的低速存儲器彌補片內(nèi)高速內(nèi)存，但外部存儲器不能 在高采樣率下工作，一般只能提供2GS/s，無法提供有意義的抖動測試結(jié)果。例如，當使用40GS/s實時高速采集時，512K內(nèi)存一次采集數(shù)據(jù)量僅為 12.5us，只能測試頻率范圍為80K以上的抖動。在各種串行總線和時鐘抖動測試中都很難滿足測試要求。

在眼圖測試中，由于力科率先采用的軟件時鐘恢復（CDR）技術已成為行業(yè)標準，在高速串行總線大行其道的今天，需要示波器有更強的數(shù)據(jù)處理能力對大量的數(shù) 據(jù)樣本做實時的眼圖分析。比如，對PCIE-G2等眼圖分析都需要一次對1百萬個UI的數(shù)據(jù)進行測量，并非所有廠商的示波器都能像力科示波器一樣能對所有 捕獲到的數(shù)據(jù)樣本做實時的、動態(tài)的眼圖測量。

圖19 力科示波器對一次性捕獲到的494.046K數(shù)據(jù)做眼圖的結(jié)果