高速电路设计：示波器硬件架构的简洁与带宽提升

"简洁是信号完整性设计的基础: 示例波器硬件架构设计" 在高速电路系统设计中，简洁被视为关键因素，因为它有助于减少不确定性和提高系统的稳定性。示波器作为电子工程师们的重要工具，其硬件架构的设计同样遵循这一原则。超过16GHz带宽的实时示波器设计通常涉及三种技术路径： 1. 前置放大器直接实现模拟带宽：这是最直接的方法，通过硬件直接实现高带宽，避免了复杂的信号处理，但可能受到元器件物理限制。 2. 数字信号处理（DSP）方法：当前置放大器无法达到所需的模拟带宽时，可以利用DSP技术对捕获的信号进行后期处理，扩展示波器的带宽。这种方法允许通过软件更新来提升性能，但可能引入额外的延迟和处理误差。 3. 数字带宽通道复用（DBI）技术：这种方法通过复用多个较低带宽通道来实现更高带宽，可以在不增加太多硬件复杂性的情况下提高带宽。然而，它依赖于高效的信号切换和同步，可能会引入额外的噪声和失真。 90000X系列示波器是这种设计理念的具体应用实例。其硬件架构中，前端模块包含了前置放大器、触发器和采样保持器，这些关键组件集成在一个封装中，减少了信号路径长度，从而降低了噪声和抖动。这种设计体现了高速模拟电路设计的优化策略，尤其是在处理高带宽信号时，保证了信号的保真度。 图1展示的90000X系列示波器采集板上的前端模块，采用磷化铟芯片，这种材料以其良好的高频特性而闻名。将这些芯片紧密集成在一起，可以减小PCB布线引起的信号损失和干扰，进一步确保信号完整性的保持。 简洁在示波器硬件架构设计中的重要性体现在减少不必要的组件，缩短信号路径，以及优化组件之间的互联。这三种技术路径各有优缺点，设计者需要根据具体需求和性能目标来权衡选择。通过这种方式，示波器能够在满足高带宽需求的同时，确保信号质量不受损害，为工程师提供准确可靠的测量结果。