數(shù)字存儲示波器的關鍵器件——輸入前端模/數(shù)轉變器,通常是測量儀器公司自行設計和專用的高速集成電路,不供市售,例如TeK公司用在TDS5000等系列使用的帶寬500MHz以上的ADC,由TeK和IBM共同開發(fā)制造,成本很高,只供維修時更換。AT84AS004的主要特征為：
路最高取樣率-2GS/S
路最高分辨率-10位
路模擬輸入電壓和阻抗-500mv,100Ω(差分)、50Ω(單端);
路模擬輸入帶寬-3.3GHz
路1GHz的高頻特性—有效位數(shù)7.8位,信噪比51dB,無雜波動態(tài)范圍-55dB,
路調節(jié)功能-ADC增益,取樣延遲,數(shù)據(jù)有效輸出,超量程指示輸出,1：4多工信號輸出。
路供電電壓—-5V,-2.2V,3.3V,2.5Vp,功率耗散6.5W
路裝封—-EBGA317,25×35mm
路工作溫度-0℃~90℃(民用級)-20℃~110℃(工業(yè)級)
AT84AS004芯片的結構框圖如圖1所示,,輸入信號Vin經取樣保持電路S/H,送入量化器和邏輯電路,在時鐘輸入CLR,取樣延遲調節(jié)SDA、圖形發(fā)生器有效位PGEB、復位脈沖DRRB作用下實現(xiàn)A/D轉換過程。獲得的A/D數(shù)據(jù)輸出經解多路復用器DMUX和低壓差分緩沖級LVDS放大,形成4路輸出端口A、B、C、D,4組輸出的10位數(shù)字信號供存儲器、DSP等作數(shù)據(jù)處理使用。芯片的調節(jié)信號還有內建自測試BIST,異步復位ASYNRST,增益調節(jié)GA,二進制和灰度碼選擇B/GB,休眠狀態(tài)SLEEP等。
AT84S004芯片是目前市售頻率指標最高的ADC。首先是取樣率達到2GS/S,模擬輸入帶寬是3.3GHz。按取樣原理可知,ΔF≤Fs/2即實時帶寬應小于/等于取樣率Fs。該芯片的Fs=2GS/s,求得△F=1GHz,即第一奈奎斯特區(qū)處在1GHz以下,第二奈奎斯特區(qū)擴展到2GHz。為避免產生波形混淆,數(shù)字存儲示波器只使用第一奈奎斯特區(qū),但是,雙頻通信應用時,可進入到第二奈奎斯特區(qū),因為需為更寬的輸入帶寬。其次,在1GHz下的有效位數(shù)是7.8位而不是10位,由于時鐘頻率提高和電壓比較器電平不穩(wěn),高頻的分辨率會下降,從10位變成7.8位。大部分市售數(shù)字存儲示波器的分辨率是8位。在高頻時會低于7位。還有,芯片提供1：2和1：4的多工數(shù)字輸出,對于后端數(shù)據(jù)處理非常有利,可以使用時鐘較低的閃存和DSP,降低電路成本。
