原创 32G带宽示波器深度揭密－－（3）

五、内存深度

现在有越来越多的应用把高带宽示波器作为宽带的数据采集设备来使用，比如可以用高带宽示波器捕获一次高能物理实验的全过程，或采集一段时间的空间电磁环境信号进行后续分析，这就要求示波器有比较深的内存深度才能胜任。Agilent 90000X系列示波器的内存深度达到了2G样点/每通道，打破了原来由Agilent的90000A系列保持的1G样点/每通道的记录，差不多是其它厂商的10倍左右。

内存深度加深后带来的一个负面问题是波形的更新速度会变慢，如果不做优化，有些示波器处理显示100M样点的数据可能就需要十几秒钟的时间，示波器的实时性无从谈起。Agilent 90000X系列示波器系列内部专门为大内存管理开发了数据处理的ASIC芯片，其采集上G数据样点时仍能保证屏幕上的波形有很快的更新速度，这对于改善用户体验和及时发现信号问题有非常大的好处。

六、触发能力

高带宽示波器都有比较高的信号带宽，但并不意味着就一定能够捕获到高速信号，还需要有足够强的触发能力。在高能物理、雷达、激光等应用中都涉及到高速脉冲的捕获和测量，由于很多脉冲不是重复脉冲，因此实时示波器成为脉冲捕获的首选手段。很多高速脉冲的半宽度小于100ps，这对仪器的触发性能，带宽和采样率要求都很高。Agilent 90000X系列示波器的MCBGA前端内部还专门设计了2片磷化铟(InP)材料制成的触发芯片，可以对小于100ps的窄脉冲进行捕获，下图是实际捕获的一个半宽度小于50ps的窄脉冲。

七、封装技术

要把高带宽示波器做成真正的产品，仅仅做出磷化铟(InP)的芯片出来是不够的，如何把这些芯片封装在一起并保证良好的信号传输和屏蔽特性也是非常重要的。Agilent 90000X系列示波器的MCBGA前端芯片内部封装了5片磷化铟(InP)材料制成的芯片，所有芯片都封装在一个完全密闭的腔体内，腔体内部采用了Agilent专利的快膜封装技术（一种特殊的3维封装工艺）。

一般的高速信号都是走微带线，信号只有在底层有一个参考面，即使带状线也只是在上下有2个参考面。而从下图我们可以看到，Agilent 90000X系列示波器内部关键的信号路径是做了3维屏蔽的，类似同轴电缆，信号的阻抗连续性和屏蔽特性非常好。

另外，一般芯片都是贴装在一个平面的衬底上，芯片本身会高出衬底，因此信号线要从衬底走到芯片内部需要拐个弯走上来，这在高频情况下会造成阻抗的不连续，影响信号的回损特性。而在Agilent 90000X系列示波器内部，磷化铟(InP)芯片是嵌在氮化铝（AlN）材料制成的衬底里，芯片和衬底一样高。这样信号从衬底上可以直线走到芯片内部，很好地保证了阻抗的连续性。采用氮化铝材料做衬底还有一个好处，就是其散热特性比铝要好，同时其热膨胀系数和磷化铟材料接近，因此系统的热稳定性比较好。

八、探头技术

高带宽示波器的实际使用离不开探头，特别是在做系统调试时探头通常必不可少。探头从某种意义上说比示波器本身更难做，因为探头要达到和示波器差不多的带宽，又要比较方便连接和拆卸。Agilent 90000X系列示波器在示波器主机在推出的同时也推出了全系列高带宽的探头放大器和前端附件，比如业内最高的达30GHz带宽的点测探头等。其探头放大器也是使用了磷化铟(InP)的材料制成，使得高带宽示波器能在实际应用中充分发挥其性能。

九、总结

Agilent 90000X系列示波器是至今为止Agilent在示波器领域最大的投入。它的推出彻底改写了示波器的历史，其创新点在于：

1、硬件带宽直接做到32GHz：是业内最高硬件带宽的实时示波器。不需要任何DSP进行带宽增强和频带交织，直接突破了原来16GHz的极限。示波器成为一台真正的微波仪器。

2、最大采样率80G/s：是业内最高采样率的实时示波器。采用片内交织的ADC交织技术，改变了片外交织带来的采样时钟的噪声，采样时钟抖动做到50fs，抖动测量本底做到150fs。

3、最大内存深度2G样点：是业内最深的存储深度。采用专利的IDA芯片提高存储深度和大内存下的数据管理问题，是其它示波器厂商极限的4～5倍。

4、最低的底噪声：32G带宽示波器在50mV/格下的底噪声只有2mV。采用磷化铟(InP)芯片和专利的三维厚膜封装工艺，底噪声降低到其它示波器厂商极限的1/3～1/2。

5、直接提供30GHz的探头：是业内最高带宽的探头。探头放大器也采用了磷化铟(InP)芯片，提供到30GHz的点测探头方案。

Agilent 90000X系列示波器的诞生，与业内其它示波器厂商拉开了数量级的距离，将在示波器发展的历史上占有重要的地位。