等效时间采样示波器与实时示波器
应用指南
引言
选择等效时间采样示波器还是实时示波器，以往主要是看带宽要求 ；而现在随着高性能仪器的问世，这种区别越来越模糊。本文将讨论各类示波器对输入波形进行采样的原理，并说明它们的触发要求。文末对每种示波器的优点进行了总结。
实时示波器
用作 ADC 的实时示波器
实时示 波器有时也 称为“单次”示 波器，每次 触 发时将会 捕获 一 个完 整 波 形。换言之，它在一个连续记录中会捕获大量数据点。为了更好地理解这种类型的数据采集，我们可以把它想象成一台速度极快的模数转换器 (ADC)，其采样率决定了采样间隔，而存储器深度则决定了将会显示的点数。为了捕获各种波形，ADC 的采样率需要明显高于输入波形的频率。这个采样率最高可以达到 256 GSa/s，决定了带宽现在扩展到 110 GHz。
触发实时示波器
实时示波器可以根据数据本身的特征触发，通常是在输入波形的幅度达到某个阈值时发生触发。这时，示波器开始将模拟波形异步转换为数字数据样点，转换速率与输入波形的数据速率无关。该转换速率称为采样率，通常来自内部时钟信号。如图 1所示，示波器对输入波形的幅度进行采样，将采样值保存到存储器中，然后继续进行下一次采样。触发器的主要任务是为输入的数据提供一个水平时间参考点。
每次进行一次采样
等效时间采样示波器有时也简称为“采样示波器”，它只测量采样瞬间波形点的瞬时幅度。与实时示波器不同的是，它只在每次触发时对输入信号进行一次采样。示波器在下一次触发时会增加一个小时延，然后进行下一次采样。想要获得的样本数量决定了重现波形所需要的波形周期数。测量带宽由采样头的频率响应决定，目前可以扩展到 80 GHz 以上。相比实时示波器，等效时间采样示波器的触发和后续采样有一些非常明显的区别。
采样方法
最重要的是，等效时间采样示波器需要一个显式触发器才能工作，而且该触发器需要与输入数据同步。该触发器通常由用户提供，但在某些情况下，也可以通过硬件时钟恢复模块来获得触发信号。采样流程如下 ：一个触发事件启动对第一个样本的采集，然后示波器重新准备好等待下一个触发事件。重新准备的时间约为 25 μs。下一个触发事件启动第二次采集，并在对第二个数据点采样之前添加精确的增量时延。该增量时延的大小由时基设置和采样点数量决定。如图 2 所示，重复执行这个流程，直到完成整个波形的采集。
触发等效时间采样示波器
有两种方法可以触发等效时间采样示波器，分别得到两种数据显示格式 ：比特流或眼图。通过查看信号中的单个比特，用户可以了解系统中的码型依赖关系，但在比特数量较大时不允许使用高分辨率。为了查看比特流，触发器只能在输入码型周期内发射一次脉冲，并且必须在每个事件的比特码型中处于同一相对位置。然 后，示波器对输入信号进行采样，在下一 个触发事件发生时添加增量时延，然后对比特流进行采样，直到采集完整个波形。如果要在等效时间示波器上查看比特流，您必须有一个重复波形，否则需要使用实时示波器。显示比特流波形的触发过程如图 3 所示。
创建眼图
另一种信号显示模式是眼图。这种模式不需要重复的波形，有助于确定噪声、抖动、失真、信号强度以及许多其他测量结果。它能够给出系统性能的总体统计视图，因为它查看的是比特流中每个比特组合的叠加结果。这种模式需要的是同步时钟信号触发。每当发生触发事件时（允许示波器重新准备触发），示波器会对数据进行采样，并且在屏幕上构建所有可能的 1 和 0 组合。全频时钟和分频时钟均可用于触发，但是，如果码型的长度是时钟分频比的偶数倍，则眼图会缺少组合，因而不完整。此外，如果将数据用作自身的触发信号，则眼图看起来可能完整，但示波器只会在数据码型的上升沿上触发。想要得到精确的眼图测量结果，我们应当避免采用这种方式。显示眼图的触发过程如图 4 所示。
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