[发明专利]用于噪声降低和增加分辨率的离散数字化器系统中的偏移堆叠压缩放大器

说明书

技术领域

本公开涉及一种离散数字化器系统，其包含被以相同的标度但不同的偏移垂直地堆叠的两个或更多数字化器和两个或更多压缩放大器（compressor amplifier）。

背景技术

示波器通常使用8位模数转换器（ADC）作为系统带宽和噪声之间的最佳权衡。具有更多位的ADC通常以较低的采样速率操作。8位数字化器针对约48dB的非平均理想动态范围提供256个水平的分辨率；然而，存在要求超过48 dB的动态范围的许多应用。

存在少数专业化示波器，其在低采样速率和带宽下提供12或16位的分辨率以覆盖要求超过48 dB的动态范围的一些应用。并且，采样示波器具有较高位的分辨率，但是要求等效时间采样作为权衡。

示波器还向信号中插入噪声。针对诸如脉冲幅度调制（PAM-4）之类的应用，其中，在垂直标度上存在四个信号水平和三个眼图开启度（eye opening），从示波器的数字化器产生的噪声可以对结果得到的测量结果具有主要的副作用。

平均模式和高分辨率采集模式已被结合到示波器中以提供更多位的垂直分辨率并减少噪声。然而，这还减少信号噪声和示波器噪声两者，如果其相对于触发位置而言是随机的。理想的将是仅仅减少示波器噪声。另外，求平均对采集随机样品（pattern）的长记录并构建眼图且执行抖动测量（其是示波器的主要用途之一）的主要应用没有帮助。平均模式要求多次被触发采集和重复信号。可以对单个采集执行高分辨率模式，但是此类模式要求采样速率和非混淆带宽的显著降低。

本发明的实施例解决了现有技术中的这些及其他限制。

发明内容

公开技术的一些实施例针对一种测试和测量仪器，包括被配置成将输入信号分离成两个分离输入信号并将每个分离输入信号输出到单独路径上的分离器和被配置成接收每个路径的输出并将其组合以重构输入信号的组合器。每个路径包括被配置成接收分离输入信号且用S型函数将分离输入信号压缩的放大器、被配置成将放大器的输出数字化的数字化器；以及至少一个处理器，其被配置成对数字化器的输出应用反S型函数。

公开技术的其他实施例针对一种用于在测试和测量仪器中重构输入信号的方法，该方法包括将输入信号分离成两个分离输入信号并将每个分离输入信号输出到单独路径上；在每个路径上用S型函数压缩每个分离输入信号以产生已修改分离输入信号；将每个路径上的已修改分离输入信号数字化；在每个路径上对已修改分离输入信号应用反S型函数以产生输出信号；以及通过将每个路径中的输出信号组合来重构输入信号。

附图说明

图1图示出根据公开技术的一些实施例的系统框图。

图2图示出根据公开技术的到数字化器范围内的输入电压到输出电压映射。

图3图示出用以获得线性函数的双曲正切函数、其反函数以及已修正响应。

图4图示出根据公开技术的一些实施例的系统框图。

图5图示出具有标度偏移的输入波形和具有压缩且没有噪声的输出波形。

图6图示出数字化器噪声对压缩波形的影响。

图7图示出在被输入到反双曲正切函数时的在双曲正切函数的范围之外的数据样本的影响。

图8图示出将信号的噪声部分削波成保持在双曲正切范围内。

图9图示出没有重叠区的重构的影响。

图10图示出双曲正切函数对模拟数字化器的十个数字化水平的影响。

图11图示出双曲正切函数对模拟数字化器的二十个数字化水平的影响。

图12图示出原始信号和重构信号以及与每个相关联的噪声。

图13图示出具有通过双曲正切函数馈送的偏移函数的正弦波的谐波。

图14图示出在重构之前仅保持1次和2次谐波的重构信号。

图15图示出在重构之前仅保持1次、2次以及3次谐波的重构信号。

图16图示出在重构之前仅保持1次、2次、3次以及4次谐波的重构信号。

具体实施方式

在不一定按比例描绘的图中，用相同的参考标号来表示公开系统和方法的相同或相应元件。