再谈示波器带宽

图7，示波器波特图的计量方法
关于带宽的更深入讨论，我们需要谈到示波器前端放大器幅频特性的平坦度和滚降特性。力科的一
篇技术白皮书中对此有非常详细的解释。http://www.lecroy.com/tm/Library/WhitePapers/PDF/Eye_Patterns_in_Scopes-designcon_2005.pdf(这份白皮书的第一作者Peter是DSP提升带宽，Eye Dcotor和DBI等原创技术的发明者)
现在业界有三种幅频特性曲线，分别代表了三个品牌:Gaussian(泰克）, 4th oder Bessel (力科)和Maximally Flat（安捷伦）。
Gaussian响应在-3dB之后仍衰减很慢。 其优点是允许被测信号的更高频率成分的谐波能量通过放大器（这是假定其有采样率远超过Nyquist），对于特别快的快沿测量有帮助。其缺点是在低频段使被测信号严重衰减，特别是对3次谐波的衰减严重，导致眼图测量中产生"花生眼"。 　
Maximally Flat响应或者说矩形响应似乎是最接近我们教科书上对幅频特性的定义。但幅频特性接近理想状况并不意味着是最适合用于示波器的放大器前端。　其对于带宽范围内的正弦波测量有优势，但由于实际测量信号多是方波信号，矩形响应对于超过带宽范围内的高次谐波完全消除掉，会带来严重的相位失真。假想您购买的1GHz示波器是用于200MHz的信号测量，矩形响应会将５次谐波以上的能量完全消除掉。这对于上升沿比较快的脉冲信号测量是有问题的。　　
力科的4th oder Bessel响应曲线是对前两种的折衷考虑。它在频率含量最丰富的3次谐波含量衰减很小，在接近带宽的频段的相位信息没有失真。这对于串行信号测量是非常完美的幅频特性曲线。
下面图9是用力科采样示波器WE100H测量的5Gbps眼图，因为采样示波器带宽高，噪音小，A/D位数高，可作为周期重复性信号的眼图测量的标准。图10是用力科SDA1100测量的5Gbps眼图。 图11是用其它品牌的12GHz示波器测量的5Gbps眼图。一个有趣的现象是，12GHz带宽测量的眼图有“花生眼”出现。图12可以一目了然揭示出“花生眼”产生的原因，5Gbps串行信号的三次谐波是7.5GHz，高斯响应曲线在3次谐波处的衰减很大。


图8，示波器实际的波特图真相



图12，不同幅频特性曲线的对比