示波器所面臨的最新挑戰(zhàn)(圖)

性能、可用性以及具有針對性的應(yīng)用功能這三個領(lǐng)域?qū)⑹撬惺静ㄆ鞴?yīng)商再開發(fā)新品時著力發(fā)展的領(lǐng)域

在計算機/通信以及嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域，高速數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展多年來始終是整個行業(yè)的主旋律。而在整個行業(yè)對數(shù)據(jù)速率極限永無止境的挑戰(zhàn)過程中，示波器一直承擔(dān)著系統(tǒng)設(shè)計和錯誤排除等應(yīng)用中最為重要的任務(wù)。隨著電子產(chǎn)業(yè)不斷引入新興技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，示波器也正在不斷進化發(fā)展以應(yīng)對層出不窮的新挑戰(zhàn)。

具體來說，我們可以明顯地看到示波器技術(shù)正不斷更新以滿足三個方面的要求。

性能：為了滿足用戶的實際需要，測試儀器的技術(shù)發(fā)展總是比市場趨勢更具前瞻性。從示波器產(chǎn)品的角度，這一前瞻性通常體現(xiàn)在示波器更高的帶寬上，因為只有這樣才能更好地在更短的上升時間內(nèi)進行測量并捕捉和存儲大量數(shù)據(jù)。

可用性：越來越復(fù)雜的測量環(huán)境和測量儀器不斷增加的新功能似乎是一對共生的因素，兩者之間相互促進，共同發(fā)展，測試工作變得越來越復(fù)雜。這意味著示波器必須具備更高的“儀器智能”以令測試工作更為簡單易行。

新的應(yīng)用：示波器正在被越來越頻繁地應(yīng)用于復(fù)雜信號的測試中，它所涉及的領(lǐng)域非常廣泛，包括產(chǎn)品研發(fā)、模擬和數(shù)字設(shè)計、通信、汽車電子以及電源設(shè)計等領(lǐng)域。

在高速串行總線系統(tǒng)中，系統(tǒng)數(shù)據(jù)速率通常能夠達到6.25Gb/s甚至更高，這一速率對于SATA III、雙速XAUI、第二代PCI-Express、FB-DIMM以及某些無線技術(shù)，例如超寬帶技術(shù)（UWB）等標(biāo)準(zhǔn)來說已經(jīng)成為慣常的測試要求。而目前的示波器帶寬已經(jīng)達到了15GHz這一空前的水準(zhǔn)，盡管如此，設(shè)備開發(fā)商依然在不斷努力，試圖將這一速度推向一個新的高度。

值得注意是今年以來有幾個因素正成為示波器性能提升的強勁驅(qū)動力：1. 采用最新的硅鍺（SiGe）技術(shù)設(shè)計的半導(dǎo)體器件；2.數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP）的應(yīng)用拓展了復(fù)雜的A-觸發(fā)和B-觸發(fā)能力；3.大大增強的存儲能力被應(yīng)用到示波器當(dāng)中。

數(shù)字信號處理技術(shù)：DSP為高性能示波器帶來了一系列的優(yōu)勢。具體地說，當(dāng)信號被捕獲之后，數(shù)據(jù)處理的效果將不再會受到來自系統(tǒng)的影響，這些影響可能來自硬件系統(tǒng)的容錯能力不足，溫度的變化或者是模擬線路老化而造成的偏差。此外，新的示波器能夠幫助用戶分別在數(shù)字域和模擬域內(nèi)進行更為復(fù)雜的算法處理。例如，現(xiàn)代的數(shù)字存儲示波器能夠在信號捕捉模式下采用DSP進行通道間匹配或者采用帶寬增強濾波器增加可用帶寬。精良的DSP增強模塊能夠為大多數(shù)高速測量帶來更大的優(yōu)勢，DSP頻率能將測量帶寬進一步拓展。而且更為重要的一點是用戶能夠自行決定是否在測量過程中啟用DSP功能。

深度內(nèi)存：目前高速總線系統(tǒng)的一致性測試和驗證工作中，設(shè)計師需要對捕獲信號進行大量的分析工作。不論是眼圖、抖動分析、調(diào)制、時鐘測試，還是其他各類信號品質(zhì)測量，都從技術(shù)上對示波器提出了更高的要求。示波器的高性能已經(jīng)不僅體現(xiàn)在其信號捕捉能力上，還體現(xiàn)在出色的存儲和分析能力上，只有具有出色的存儲和分析能力，示波器才能在高速數(shù)據(jù)信號采樣的過程中有效搜集信號數(shù)據(jù)。目前，采樣速率已經(jīng)達到了40GS/s的水平。同樣重要的一點是用戶對有效記錄時間長度的要求也在不斷增加，不論是以時鐘周期數(shù)、模式位數(shù)或者單位間隔數(shù)衡量都是如此。

最新的示波器通過在“前端”采用目前最高速的半導(dǎo)體技術(shù)而成功地拓展了示波器的存儲容量，在這一方面目前最具代表性的解決方案是將SiGe與高速采樣內(nèi)存一起使用從而達到64M或者更多的內(nèi)存深度。

在大多數(shù)新產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)過程中示波器起到了至關(guān)重要的作用，而產(chǎn)品市場化的時間壓力要求工程師能夠?qū)Ｗ⒂谠O(shè)計工作本身而非耗費時間熟悉示波器的使用。

操作性的提高將最終提升用戶的工作效率，而這一目標(biāo)已經(jīng)通過一系列的功能得到了實現(xiàn)：例如，用戶自己可以定制控制窗口和隨測試內(nèi)容而變化的右鍵菜單，這些功能都能夠幫助用戶更高效地操作示波器，從而事半功倍地完成手頭的測試工作。用戶能夠迅速簡捷地創(chuàng)建自己的控制窗口并根據(jù)特定的測試需要僅僅添加與目前工作相關(guān)的控制、功能和特性即可。用戶在定制了自己的控制窗口之后能夠非常容易的保存這一設(shè)置并關(guān)閉設(shè)置菜單，當(dāng)示波器設(shè)置完畢處于待命狀態(tài)時系統(tǒng)將自動激活窗口。

同樣的，在幾個研發(fā)人員共享一臺示波器的情況下，不同的工程師能夠隨時啟用各自的常用設(shè)置以從事不同的測量任務(wù)。例如，一個開發(fā)團隊的成員能夠在同一臺示波器上創(chuàng)建并存儲任意多個控制窗口。這些被創(chuàng)建的控制窗口能夠被存儲在硬盤或者USB閃存上，這樣用戶甚至能夠簡單地通過E-mail就把示波器的特定設(shè)置傳輸?shù)狡渌脩羰种小?/div>

• 高速串行總線設(shè)計，在需要確保信號完整性或者采用眼圖分析工具進行一致性掩模測試時尤其需要高性能示波器的協(xié)助。
  
• 低速串行總線設(shè)計，例如在汽車行業(yè)內(nèi)被廣泛使用的CAN和LIN總線。
  
• 電源分析，這一領(lǐng)域內(nèi)研發(fā)人員通常需要專注能耗效率以及規(guī)范諧波效應(yīng)等方面，這意味著電源工程師需要對功率波形、功率因子校正以及電磁元件分布等方面進行深入詳細地分析。