第四代示波器特点及简介

示波器从诞生之处至今已经历了第一代模拟实时示波器ART，以数字化处理和存储功能为主要特征的第二代，以及以DPO快刷新为主要宣传点的第三代，如今已进步到第四代数字示波器，而拉开这一时代大幕的即是力科公司2008年推出的Wave Pro 7Zi和2009年推出的Wave Master 8Zi系列示波器，无论是从带宽、采样率、可分析存储、仪器响应和波形处理速度、异常问题调试、还是串行数据信号质量分析方面，都比前三代示波器有了长足的进步。

1.基础性能指标

评价一台示波器性能的几个基础指标包括带宽、采样率、存储深度、触发能力和波形处理性能。

（1）示波器的带宽定义为前端放大器的频响曲线下降3dB处的频点，就是示波器的-3dB带宽，简称带宽。所以一台6GHz带宽的示波器测量6GHz的正弦波，幅度一定会降低3dB（约降低30%）。如果你测试的对象是PCI Express G2速率为5Gbps，那对示波器带宽的最低要求为12.5GHz，通常的法则是最低带宽为串行数据率的2.5倍，目的是确保采集到5次谐波分量。而对单次阶跃脉冲而言，由于其没有频率或数据率的概念，所以必须从另外角度考量示波器带宽，那就是上升时间。如果我们以T（scope）代表示波器的10%～90%上升时间，以T（signal）代表所测量脉冲信号的上升时间，那么两者之间的比例即T（scope）/ T（signal）与脉冲信号测量精度将基本满足下表所列内容。

从表中可以看出，为了使脉冲测量精度达到5%以上，应使示波器的上升时间小于脉冲上升时间的1/3以上。例如对上升时间在100ps以内的脉冲信号进行测量，示波器的上升时间应控制在30ps以内。我们知道示波器的带宽越高其对应的上升时间越短，对高带宽实时数字示波器而言，两者的乘积在0.35～0.51之间变动。30ps以内的上升时间将要求示波器带宽达到16GHz以上。如果对上升时间50ps以内的脉冲信号测量，则要求示波器的10%～90%上升时间必须控制在17ps以内，对应示波器的带宽将达到25GHz或者更高。力科第四代Zi系列数字示波器将带宽提高到了30GHz，使得万兆以太网或上升沿小于50ps的超快速脉冲在实时示波器上成为现实。

（2）AD采样时数字示波器里非常关键的部分，足够的采样率也是保证示波器信号保真度的关键因素之一。
数字示波器的基本原理是模拟信号低通滤波后被等时间间隔采样，然后数字化后由数字处理单元重构，最后以波形的形式在屏幕上显示。采样率越高，两次采样之间的时间间隔就越短，重构后的波形与真实信号的拟合程度就越高。一般情况下，应该保证在信号上升沿上至少采集4个样点才能比较客观的恢复出脉冲信号的真是波形并加以测量。例如，对上升时间100ps的脉冲信号，我们应该至少使用40GS/s的采样率对信号进行采集；而对于上升时间50ps以内的脉冲信号，则至少要求示波器的实时采样率达到80GS/s。力科第四代Zi系列数字示波器就能提供80GS/s实时采样率，是上升时间50ps以内脉冲测量的最好选择。力科第四代Zi系列数字示波器另一大突破是力科研制成功的单ADC芯片采样率40GS/s，避免了采用多颗低采样率芯片叠加采样的示波器架构不可避免引入的冲击电平噪声与误差，在最高80GS/s采样时仅通过两颗芯片协同工作即可完成。这样的示波器架构大大简化了从前端放大器到ADC采样芯片之间的信号通路，很好的保证了高采样时的信号一致性。值得一提的是40GS/s  ADC芯片代表了全球最高的芯片设计水平，其指标记录至今无人能破。

（3）存储深度，也叫记录长度，表示示波器能连续采集到的最大波形点数。过去厂商和用户都很看重可采集存储深度，即示波器一次采集能捕获到最大点数。今天随着信号的日益复杂，需要处理的任务越来越庞杂，第四代示波器引入一个全新的概念：可分析存储深度。不仅看一次采集到的点数，还同时看复杂分析一次最多能运算的波形点数。

第三代示波器的可分析存储深度通常都比可采集存储深度小很多，主要是因为示波器处理速度跟不上，为防止系统崩溃而限制用户分析波形时的存储深度。譬如，有些示波器明明能采集到200M采样点，但FFT运算却限制最多到3.2M，用户的投资得不到充分利用。

力科在第四代采用了突破性的波形处理架构Xstream  II做到了业界最高的512Mpts可分析存储深度，保证用户购买了多少物理内存，波形采集和分析就能同时用到了多少内存，从而最大限度的保护用户的投资。

2、Xstream  II架构

  随着电子信号的日益复杂，今天的示波器已被要求能以复杂的方法处理很长内存的波形，目的