示波器性能比较

示波器性能比较
目录
介绍
设置
测量结果
测试1：带有K28.5图样的2.125Gb/s串行数据
测试2：带有K28.5图样的4.25Gb/s串行数据
信号保真度
结论
介绍
信号完整性测量要求设备精确的复现信号波形，通常情况下，人们使用模拟带宽决定测试设备是否适合这种应用。

下面这篇论文出示还有其它一些参数将影响设备的测量性能，作为一个例子，四个6GHz模拟带宽示波器和一个20GHz模拟带宽等效时间示波器进行比较。

设置
一个Agilent 12GHz图样产生器被用于产生数据信号，这些数据信号被Agilent 54855A、Tektronix 6604、Wavecrest SIA-3000和Agilent 86100分析，每一个示波器在2.125Gb/s和4.25Gb/s使用一个K28.5图样执行眼图和波形分析。

测量结果
测试1：2.125Gb/s串行数据带有直接从图样产生器产生的K28.5图样
在这个测试中，通过测量一个眼图和观察波形我们出示了每一个设备保留信号波形的性能，一个具有小于20ps上升和下降时间的2.125Gb/s K28.5数据流被使用。

第一组图出示了使用20GHz采样示波器（图1）、6GHz采样示波器（SIA-3000 A45通道，图2）以及其它三个20Gs/s实时示波器测量得到的眼图结果。

图1：Agilent 20GHz采样示波器测量得到的2.125Gb/s K28.5图样的眼图
图2：SIA-3000 6GHz采样示波器测量得到的2.125Gb/s K28.5图样的眼图
图3：Agilent 6GHz实时示波器测量得到的2.125Gb/s K28.5图样的眼图
图4：Tek 6 GHz实时示波器测量得到的2.125Gb/s K28.5图样的眼图
图5：Lecroy 6GHz实时示波器测量得到的2.125Gb/s K28.5图样的眼图
图1出示了波形真实形状的最好的表示，而在图2到图5中，这些6GHz示波器不能同样的复现出波形的形状。

例如，与Wavecrest SIA-3000相比较，实时示波器在一个上升或下降沿后有更多的响铃。

图6到图10出示了用于产生这些眼图的图样。

图6：Agilent 20GHz采样示波器捕获的2.125Gb/s K28.5图样的波形
图7：Wavecrest 6GHz采样示波器捕获的2.125Gb/s K28.5图样的波形
图8：Agilent 6GHz实时示波器捕获的2.125Gb/s K28.5图样的波形
图9：Tektronix 6GHz实时示波器捕获的2.125Gb/s K28.5图样的波形
图10：Lecroy 6GHz实时示波器捕获的2.125Gb/s K28.5图样的波形
图6到图10出示了四个不同的示波器在波形复现时的变异，所有三个实时示波器在沿的前后
都有过多的响铃，这是阶跃响应差的一个表现。

这是由于这三个实时示波器只有50ps分辨率造成的，为了尽力克服这个弱点，它们使用sin(x)/x或sinc内插法，这种方法可以精确的复现正弦波形但是不能精确的复现方波。

现在，串
行数据信号更接近于表现为方波，因此当评估示波器的性能时，准确的描绘出一个表现你的设
备的信号的特性是非常重要的。

图11 将所有五个眼图重叠在一起以便比较每一个设备保持波形形状的能力，深蓝色波
形为Agilent 20GHz采样示波器的测量结果，浅蓝色波形为Wavecrest SIA-3000 6GHz采样
示波器的测量结果，深黄色波形为Agilent 6Ghz实时示波器的测量结果，浅黄色波形为Tektronix 6GHz实时示波器的测量结果，红色波形为Lecroy 6GHz实时示波器的测量结果。

图11：2.125Gb/s K28.5数据流眼图的重叠，Agilent 20GHz采样示波器（深蓝色）、SIA-3000 6GHz 采样示波器（浅蓝色）、Agilent 6GHz 实时示波器（深黄色）、Tektronix 6604实时示波器（浅黄色）和Lecroy 6GHz实时示波器（红色）
图11出示了实时示波器的带宽限制（上升/下降时间）以及较差的脉冲响应（响铃），这显示了不准确的重建波形可以添加多少误差到高速数据信号的一个眼图测量以及许多其它
信号完整性测量。

测试2：4.25Gb/s串行数据带有直接从图样产生器产生的K28.5图样
在这个测试中，我们出示了每一个设备在一个具有<20ps上升和下降时间的4.25Gb/s K28.5数据流上保持信号的波形并产生一个眼图的性能。

第一组图出示了使用一个20GHz采样示波器（图12）、一个6GHz采样示波器（SIA-3000 A45通道，图13）、一个Agilent 6GHz 实时示波器（图14）、一个Tektronix 6GHz 实时示波器（图15）和Lecroy 6GHz实时示波器（图16）测量得到的眼图结果。

图12：Agilent 20GHz采样示波器捕获的4.25Gb/s K28.5图样的波形
图13：Wavecrest 6GHz采样示波器捕获的4.25Gb/s K28.5图样的波形
图14：Agilent 6GHz实时示波器捕获的4.25Gb/s K28.5图样的波形
图15：Tektronix 6GHz实时示波器捕获的4.25Gb/s K28.5图样的波形
图16：Lecroy 6GHz实时示波器捕获的4.25Gb/s K28.5图样的波形
图17：4.25Gb/s K28.5数据流眼图的重叠，Agilent 20GHz采样示波器（深蓝色）、SIA-3000 6GHz 采样示波器（浅蓝色）、Agilent 6GHz实时示波器（深黄色）、Tektronix 6604实时示波器（浅黄色）和Lecroy 6GHz实时示波器（红色）。

信号保真度
上面的几个图示出示了为什么模拟带宽对决定系统性能来说是一个有限的指标，上面的三个实时示波器和Wavecrest采样示波器都具有6GHz的模拟带宽，但是当你仔细观察上面的图示时，你将发现Wavecrest示波器因为其有限的响铃、过冲和下冲而具有许多较好的整体性能，并且整体上较好的重建了输入信号。

这显示了系统的性能由许多属性组成，图18出示了这些成分的细目，模拟带宽仅仅是其中的一个因素，它与阶跃响应、分辨率和插值算法一起构成了系统信号保真度的全部贡献因素。

实时示波器较差的阶跃响应和分辨率将在信号的重建中引起误差。

图18：信号保真度的成分
每一个示波器的频率响应中的滚降率也影响信号的保真度，如果一个设备的转移函数很快的滚降到一个给定的–3dB点或模拟带宽，它将衰减更多的高频成分并对高速信号的测量性能有一个较大的影响。

同样，设备转移函数的任何非线性将反向影响测量系统的信号保真度，图19出示了一个例子，几个不同设备的转移函数都达到了同一个模拟带宽，但是这些设备中的每一个在高速信号上将具有非常不同的性能。

图19：示波器的转移函数出示系统频率响应
结论
当使用一个实时示波器时，我们将观测到误差，这些误差是由示波器不能精确的复现波形而不是由输入信号所造成的结果，这将导致由测试设备而不是由被测信号引起的测量误差（上升下降时间、幅度、眼图、抖动等等），这些测量误差将把好的部分测试为坏的。

这篇论文出示了模拟带宽并不是评估系统性能的一个好的指标，其它的因素，例如阶跃响应、分辨率和内插算法对决定设备性能起着一个非常重要的作用。