电子测量行业报告：时频域产品细，示波器、射频类仪器（39页）

行业报告下载 2022年07月04日 13:25 管理员

数字示波器具备信号采集、显示、测量与分析、存储 4 大功能。其中采集部分主要是由三颗芯片和一个电路组成。即放大器芯片，A/D 芯片，存储器芯片和触发器电路。输入的电压信号经耦合电路后送至前端放大器，前端放大器将信号放大，以提高示波器的灵敏度和动态范围。放大器输出的信号由取样/保持电路进行取样，并由 A/D 转换器数字化，经过 A/D 转换后，信号变成了数字形式存入存储器中，微处理器对存储器中的数字化信号波形进行相应的处理，并显示在显示屏上。带宽作为首要依据。一般而言，如没有特别说明，则提到的带宽为数字示波器模拟前端放大器带宽。随着信号频率的增加，数字示波器准确显示信号的能力会降低。带宽规格表示数字示波器可以准确测量的频率范围。如果没有足够的带宽，数字示波器就无法分辨高频变化，从而出现幅度失真、边缘消失、细节丢失问题。数字示波器的带宽主要取决于前端的衰减器和放大器的带宽。数字示波器需要通过前端放大器来捕获并放大各类琐碎信号，是数字示波器采集信号的第一步，因此前端放大器通常是示波器系统带宽的限制因素。主流数字示波器厂商都有自己特有的技术来实现高的带宽。

以 Keysight 为例，其 33GHz 数字示波器前端芯片采用 InP（磷化铟）的高频材料，并使用了 MCM 多芯片封装技术，其内部主要由 5 片 InP 材料的芯片采用三维工艺封装而成。其中包含 2 片 33GHz 带宽 InP 材料做成的放大器，可以同时支持 2 个通道的信号输入；2 片 InP 材料做成的触发芯片以及 1 片 InP 材料做成的 80GSa/s 的采样保持电路；所有芯片采用快膜封装技术封装在一个密闭的屏蔽腔体内。提升数据信号处理能力（DSP）是提高数字示波器带宽的另一种手段。DSP 带宽增强技术实际上是一种数字 DSP 处理技术。采用数字 DSP 处理技术的初衷并不是为了增强带宽，而是为了进行频响校正。通过 DSP 可以将带宽以外一部分频率成分的能量增强，从而实现带宽提升。但由于该技术在提高带宽的同时也会提升系统的高频噪声，因此不适用于大比例增加系统带宽。交错 ADC 技术也可提升系统带宽。通过叠加多个相同的 ADC 同步采样输入信号，以产生组合输出信号，使得总体采样带宽为单个 ADC 带宽的数倍，即利用 m 个 ADC 可让有效采样速率增加 m 倍，并同步提升工作时的可用带宽。假设当前数字示波器采用2个100MSPS ADC以交错方式组合，采样速率便能翻倍至200 MSPS，每个奈奎斯特区可以从 50 MHz 扩展到 100 MHz，使工作时的可用带宽翻倍。为准确获取、测量各类信号，很多设计系统要求数字示波器采用领先商用 ADC 技术，交错叠加结构可一定程度弥补差距。