デジタルオシロスコープはどのようにしてこのような高いサンプルレートを達成しますか？

データキャプチャの観点から、これはどのように達成されますか？自家製のデジタルデバイスを実装して高周波アナログ信号をキャプチャしたい場合、オプションは何ですか？これまでのところ、私はデザインに対してかなり役に立たないアイデアをいくつか思いついただけです！

PICマイクロプロセッサを使用すると、18fシリーズのA / Dサンプルレートは、私が正しい（？）場合、10ビット精度で1Mhzのオーダーになると思います。そして、専用のA / Dチップがさらに良いことに、現代のスコープはどのようにしてGHzの周波数を達成しますか？

エントリレベルのDSO Rigol 1052E（私が所有し、ソフトウェア変更が可能な100 MHz）は、Analog Devices AD9288を使用しています。これは、8ビットパラレル出力を備えたデュアルチャネルADCであり、サンプルは毎秒4,000または1億サンプル（チップの速度勾配に依存）でサンプリングされます。Rigolは毎秒1ギガサンプルですが、これらを多重化しているのか、シングルチップのサンプルの10倍を正確に与えているのかはわかりません。

AD9288は、5 MSBビット用のステージごとのビットパイプラインタイプコンバーターを備え、最終3 LSBに3ビットフラッシュを使用します。これは理にかなっています。パイプラインを使用すると、大きさが大きいほど高速に変換しやすくなるはずです。スティーブンが言ったように、ADCの速度が上がると、フラッシュ変換によってサンプリングされるビット数が増加します。

フラッシュADCを使用していると思います。これらには、変換がすぐに行われるという利点がありますが、ほとんどのマイクロコントローラーで使用されているようなSA（連続近似）ADCは、多くのステップを必要とするアルゴリズムを実行します。フラッシュADCの欠点は、ハードウェア上でかなり重いことです（8ビットADCには255個のコンパレータがあります）が、ほとんどのスコープにはあまり高い分解能がありません。（アナログスコープの精度は3％であることが多く、5ビットに変換されます。）

ジョード、あなたのコメントはあなたが答えを得たと言っていますが、ソリューションにはフラッシュADCよりもはるかに多くのものがあります。Agilentのアプリケーションノート「16 GHzを超えるオシロスコープ帯域幅を達成するためのテクニック」をご覧ください。以前はそのキャンパスで働いていました（ただし、詳細なスコープの経験があると主張しないでください）。コロラドスプリングスのアジレントは、マルチギガヘルツ信号処理に関連する知識のグローバルハブです。彼らは長年にわたって 32GHzのソリューションに取り組んでいました昨年出荷を開始しました。信号処理を行うアクティブプローブとマイクロエレクトロニクスは非常に高度です。アジレントのInfiniium 90000 Xシリーズ高性能DSOおよびDSAオシロスコープに関連するドキュメントのライブラリ全体をご覧ください。Google it-URLは見苦しく、ライブラリページへの永続的なリンクを提供するかどうかはわかりません。関連する特許もご覧ください。

オシロスコープの製造元は、「同等のサンプリングレート」でアドバタイズします。これはライブサンプリングレートではありません。これは、複数の期間のサンプルを使用し、信号の異なる瞬間にサンプルを取得することによって行われるサンプリングレートです。これらを組み合わせると、より高い「等価サンプリングレート」が得られます。したがって、100MSPS ADCを使用し、これを10回実行すると（本当に悪い！）、1GSPSになります。

これは、あなたの信号が周期的であると仮定しているため、常に悪いことです。

オシロスコープで重要なのは、「シングルショット」サンプリングレートです。また、使用する可能性が高い機能（たとえば、ステップ応答をキャプチャする）、または非ダンス波形をよく見る機能もあります。それは、ソフトウェアによって「洗練された」ものではなく、ハードウェアが何ができるかを示します。ハードウェアはインターリーブすることができます。つまり、複数の高速ADCを使用して、「変換開始」信号のタイミングを適切なタイミングに合わせます。これは、一部のスコープがデュアルチャネルよりもシングルチャネルモードのサンプルレートが高い理由でもあります。一般的なPIC18シリーズには1x ADCコンバーターしかありませんが、複数のチャンネル（アナログMUXで行われます）があります。

また、専用ADCチップははるかに高速です。100MSPSは見つけにくいものではありません。こちらをご覧ください。ナショナルはこれらを超高速として宣伝しています。それらが正確にどのように機能するかはわかりません。3GSPSのものはすでに内部インターリーブを使用しているようです。

http://www.national.com/en/adc/ultra_high_speed_adc.html

Joeが言及したRigol 1052Eは、これを効率的かつ安価に行う方法の優れた例です。独立したADCの山を使用します。すべてのADCのサンプリングレートは遅く、互いに位相がずれています。このように、サンプルは各ADCからラウンドロビン方式でプルされます。

明らかに、この方法でタイミングをとるには非常に正確である必要があり、1025Eはそれを行うためにPLDを使用しているように見えます-そして、同じボードにも着信信号の処理に関連するFPGAがあるため、PLDは（非常に強力ではありませんが、より予測可能な内部ルーティングを備えています）は、非常に正確なタイミングで信号を生成および処理できるために追加されました。

互いにわずかに位相がずれているクロックで複数のADCをインターリーブし、シングルチップの5倍のサンプルレートを取得します。また、周期信号には、多くの現代のスコープが使用するトリックがあります。これは、測定される信号と位相がずれているサンプリングクロックを持つことです。そのため、連続するサンプルでは、​​波形の異なる部分がただし、その波形の異なるサイクルでサンプリングされます。その後、十分なサンプルを取得した後、測定対象の波形の基本周波数を決定できれば、信号を再構築できます（はるかに簡単です）。理にかなっていますか？