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标题: 安捷伦S系列示波器硬件设计解剖 [打印本页]

作者: porereading 时间: 2014-11-22 11:21 标题: 安捷伦S系列示波器硬件设计解剖

安捷伦日前推出新一代示波器---S系列示波器，代表着半导体技术的突破和示波器发展的新方向。Infiniium S 系列示波器在500MHz---8GHz带宽范围内为示波器树立了性能上的新标杆。

Infiniium S系列示波器使用业内带宽最高采样率最快的10位模数转换器（ADC），垂直分辨率是传统示波器的四倍（因为传统示波器大都采用8位ADC），信号细节的呈现更加精确。结合低噪声前端，S 系列示波器的有效位数（ENOB）指标遥遥领先业界，可达8位以上。Infiniium S系列示波器在500MHz 至 8GHz 带宽范围内提供多种选择、4通道DSO和16逻辑通道MSO等不同的选择，以及业内同类产品最深的存储器：所有通道标配50Mpts存储器，半通道模式下可达到100 Mpts，选件可达800Mpts。

S系列示波器配有业界最全面的各种测量应用软件，采用的电脑主机板是8GB RAM 配置，能够在所有工作模式下保证快速响应。固态硬盘实现极速启动并增强可靠性。15英寸（38.1 cm）多点触控电容屏，不仅显示尺寸为行业之冠，而且在操作体验方面引领业界未来方向。

图1 S系列示波器外形

=S系列示波器设计的比较简洁，内置一块示波器采集板和一块工控机主板，主板的CPU是Intel的i5四核3GHz处理器，8GB内存，运行嵌入式标准的Windows7 64位操作系统。示波器采集板是关键部件，如图2所示。采集板使用了20层的PCB，并且使用了低损耗的Rogers板材。使用了单芯片40GSa/s ADC（有三种工作模式：单通道40G，双通道20G，四通道10G）使得芯片成本降低到最小（多个ADC需要多个FPGA做内存管理和信号处理，成本相对较高）。下面分别对各个部分进行解剖。

图2 S系列示波器采集板

1. 10位40GSa/s ADC
如图3所示的ADC是业界第一个40GSa/s、10位的ADC，在自定义的33mm BGA封装上封装了2个芯片，左边的是130nm的BiCMOS buffer IC，右边的是65nm的CMOS（9mm x 14mm)的数据转换器。这个ADC可工作在单通道40GSa/s，2通道20GSa/s，4通道10GSa/s模式。这意味着这个ADC不仅仅可以用于 S系列示波器，还可以用于更高端的示波器，为接下来发布其他新的示波器打下了一个基础。这个ADC的有效位ENOB可达到8.7位，达到12位的高速数采卡的性能。

图3 10位 40GSa/s ADC

以1GHz带宽示波器为例，输入不同测试正弦波的ENOB图表如图4所示（测试时，示波器设置为100mv/div，输入测试正弦波幅度为7.2格）

图4 1GHz带宽的有效位

与市场已经有的1GHz高清示波器做比较，有效位结果如图5所示（对比的是LeCroy的HDO6104）。影响有效位的不仅仅是ADC，还有前端放大器，S系列示波器由于设计了低噪声的前端，所以有效位较高。

图5-1 高清示波器的有效位比较

图5-2 业界同类示波器的有效位比较

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