用于宽带测量的数字化仪或示波器——关注的理由？

图 2. 传统和分段存储器采集。

示波器和数字化仪通常都支持分段存储器技术。有了分段存储器，您可以使用触发或选通来选择性地捕获波形数据，从而减少所需的采集存储器容量。

数字化仪采用诸如零抑制（zero suppress）等数据压缩技术，只保留超过给定阈值的相关信号。它们还使用数据打包和四舍五入来优化可用存储器空间。也使用诸如数字下变频（DDC）等实时数据压缩技术。DDC 直接在 ADC 数据上进行数据的频率转换和抽取。图 3 中的框图显示了其基本原理。捕获到复杂的 IQ 数据，可以使中心频率下变频到 0 Hz。然后使用滤波和数据抽取来去除不需要的频率分量，缩减所需数据的大小。在对宽带采集中的一小段频谱进行分析时，DDC 非常有价值。DDC 不仅可以减少所需的存储空间，而且可以降低宽带综合噪声，改善整体信噪比（SNR）。

图 3. DDC 操作框图。

·波形更新速率。示波器具有较高的板上波形更新速率，能够查看意外事件和毛刺。一旦发现随机事件，您可以调整示波器的增强触发来捕获感兴趣的事件。

图 4. 示波器具有超过每秒 1,000,000 个波形的更新速率，让用户可以看到意外事件和毛刺。

采集之间的静寂时间可能需要保持在最短，具体取决于应用情况。高速数字化仪通过技术手段将静寂时间控制到最短，例如同时采集和读出（或 SAR 模式）。

·触发。触发支持同步进行信号采集，包括简单的功能（如何时开始采集）和更复杂的触发（如码型触发、突发脉冲触发，甚至是特定串行协议触发）。示波器通常支持许多不同类型的触发，包括边沿、脉冲宽度、码型、上升/下降时间、第 N 个边沿突发脉冲、矮波（Runt）、建立/保持等。某些示波器（如 InfiniiVision）还支持串行总线的特定串行协议触发，如 CAN、FlexRay、I2C、LIN、MIL-STD1553、URAT 等。

数字化仪通常支持 ATE 类型的触发，如边沿和/或通道电平触发，这种触发规定了何时开始记录采集。许多数字化仪支持触发前和触发后数据采集。在 ATE 或更大的嵌入式系统中，请务必考虑触发重新准备（re-arm）时间，并确保所有触发在所有通道/仪器上同时发生。如果使用随附的触发时间插补器（TTI），数字化仪触发定位可以精确到几 ps。例如，M9703B 就达到了 15 ps 的精度。额外的特定触发检测设计可用于通过开放的 FPGA 体系结构进行实时检测。

·测量和分析。示波器针对易用性和测量速度进行了优化。它们的硬件中内置了各种测量和分析工具。如果是台式示波器，用户可以从台式仪器的前面板访问这些测量和工具，如果是模块化仪器，用户可以从软件前面板访问。这使得示波器非常适合用于在设计或故障诊断期间进行的各种常见测试。由于测量在硬件中执行，因此可以快速获取结果，缩短测试台或 ATE 环境的测量时间。以下所示为 InfiniiVision 系列示波器中提供的一些算数运算、FFT 和串行协议分析工具。

表 2. 是德科技 PXIe M924xA 示波器提供的板载测量和分析工具。

另一方面，数字化仪依靠计算机上的应用软件来完成大量分析。一些数字化仪允许访问板载 FPGA（现场可编程门阵列），因此可以在仪器中添加自定义代码、滤波器、校正或数据压缩方案。这样的例子包括向输出添加算数运算，或随附查询表来更改输出。在某些情况下，您可能需要将自定义 IP 添加到仪器中来执行特殊功能。在仪器 FPGA 中添加定制功能可以增加仪器功能、降低成本、缩短开发时间，还可以提高测量速度。它也可以用于计算，所以您只需要处理数据输出即可，减少了要管理的数据量。

图 5. 将自定义代码写入仪器的 FPGA，可以缩短测量时间、加快测试或缩减数据需求。

示波器和数字化仪都可以利用其他特定应用软件和分析工具来处理采集的信号。常用分析工具包括 MathWorks 或是德科技的 89600 VSA 复杂调制分析软件。

·探测和输入电压。探测对于获得所需的信号至关重要。此外，如果考虑在更高频率、更高电压或更大电流下增加的电容负载，探测可能会变得更复杂。在进行较高频率的测量时应当使用有源探头。示波器通常提供各种探测选件，包括无源探头、有源的电压和电流探头、高电压探头、差分探头和光学探头。探头采用与示波器输入阻抗相匹配的设计。通过选择正确的探头，示波器可以支持更高的电压和电流输入。

数字化仪通常不包括匹配的探头解决方案，并且在很多情况下只支持固定的 50 Ω 输入阻抗，其目的是尽量减少信号路径中额外电路的影响。此外，数字化仪通常嵌入在更大的系统中，这些系统中的信号连接是固定连接。