示波器所面臨的最新挑戰(zhàn)
性能、可用性以及具有針對(duì)性的應(yīng)用功能這三個(gè)領(lǐng)域?qū)⑹撬惺静ㄆ鞴?yīng)商再開發(fā)新品時(shí)著力發(fā)展的領(lǐng)域
在計(jì)算機(jī)/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(gè)行業(yè)的主旋律。而在整個(gè)行業(yè)對(duì)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(jì)和錯(cuò)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(jìn)化發(fā)展以應(yīng)對(duì)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(gè)方面的要求。
性能：為了滿足用戶的實(shí)際需要，測(cè)試儀器的技術(shù)發(fā)展總是比市場(chǎng)趨勢(shì)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?yàn)橹挥羞@樣才能更好地在更短的上升時(shí)間內(nèi)進(jìn)行測(cè)量并捕捉和存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。
可用性：越來越復(fù)雜的測(cè)量環(huán)境和測(cè)量?jī)x器不斷增加的新功能似乎是一對(duì)共生的因素，兩者之間相互促進(jìn)，共同發(fā)展，測(cè)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(cè)試工作更為簡(jiǎn)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(hào)的測(cè)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(jì)、通信、汽車電子以及電源設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。
增強(qiáng)的性能
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(dá)到6.25Gb/s甚至更高，這一速率對(duì)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(cè)試要求。而目前的示波器帶寬已經(jīng)達(dá)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(gè)新的高度。
圖1 TDS6154C具有15GHz帶寬，64MB內(nèi)存，Pinpoint-A/B觸發(fā)技術(shù)
值得注意是今年以來有幾個(gè)因素正成為示波器性能提升的強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)力：1. 采用最新的硅鍺（SiGe）技術(shù)設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體器件；2.數(shù)字信號(hào)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(qiáng)的存儲(chǔ)能力被應(yīng)用到示波器當(dāng)中。
數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)：DSP為高性能示波器帶來了一系列的優(yōu)勢(shì)。具體地說，當(dāng)信號(hào)被捕獲之后，數(shù)據(jù)處理的效果將不再會(huì)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(cuò)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(jìn)行更為復(fù)雜的算法處理。例如，現(xiàn)代的數(shù)字存儲(chǔ)示波器能夠在信號(hào)捕捉模式下采用DSP進(jìn)行通道間匹配或者采用帶寬增強(qiáng)濾波器增加可用帶寬。精良的DSP增強(qiáng)模塊能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)高速測(cè)量帶來更大的優(yōu)勢(shì)，DSP頻率能將測(cè)量帶寬進(jìn)一步拓展。而且更為重要的一點(diǎn)是用戶能夠自行決定是否在測(cè)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(cè)試和驗(yàn)證工作中，設(shè)計(jì)師需要對(duì)捕獲信號(hào)進(jìn)行大量的分析工作。不論是眼圖、抖動(dòng)分析、調(diào)制、時(shí)鐘測(cè)試，還是其他各類信號(hào)品質(zhì)測(cè)量，都從技術(shù)上對(duì)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(hào)捕捉能力上，還體現(xiàn)在出色的存儲(chǔ)和分析能力上，只有具有出色的存儲(chǔ)和分析能力，示波器才能在高速數(shù)據(jù)信號(hào)采樣的過程中有效搜集信號(hào)數(shù)據(jù)。目前，采樣速率已經(jīng)達(dá)到了40GS/s的水平。同樣重要的一點(diǎn)是用戶對(duì)有效記錄時(shí)間長(zhǎng)度的要求也在不斷增加，不論是以時(shí)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(chǔ)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(dá)到64M或者更多的內(nèi)存深度。
可用性與工作效率
在大多數(shù)新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)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(chǎng)化的時(shí)間壓力要求工程師能夠?qū)Ｗ⒂谠O(shè)計(jì)工作本身而非耗費(fèi)時(shí)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(shí)現(xiàn)：例如，用戶自己可以定制控制窗口和隨測(cè)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(cè)試工作。用戶能夠迅速簡(jiǎn)捷地創(chuàng)建自己的控制窗口并根據(jù)特定的測(cè)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(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)激活窗口。
同樣的，在幾個(gè)研發(fā)人員共享一臺(tái)示波器的情況下，不同的工程師能夠隨時(shí)啟用各自的常用設(shè)置以從事不同的測(cè)量任務(wù)。例如，一個(gè)開發(fā)團(tuán)隊(duì)的成員能夠在同一臺(tái)示波器上創(chuàng)建并存儲(chǔ)任意多個(gè)控制窗口。這些被創(chuàng)建的控制窗口能夠被存儲(chǔ)在硬盤或者USB閃存上，這樣用戶甚至能夠簡(jiǎn)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?/font>
具有針對(duì)性的應(yīng)用
隨著示波器添加更多的PC功能并開始采用開放式的Windows系統(tǒng)，用戶開始有可能在示波器上裝載特定軟件以滿足用戶在特定應(yīng)用中的需求。因此，示波器在保持了其通用測(cè)試測(cè)量?jī)x器特性的同時(shí)也越來越多地被改造成為能夠在特定應(yīng)用中從事有針對(duì)性測(cè)試的工具。
目前，示波器在以下的一些領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用中已經(jīng)成為能夠發(fā)揮巨大作用的特定工具：
- 高速串行總線設(shè)計(jì)，在需要確保信號(hào)完整性或者采用眼圖分析工具進(jìn)行一致性掩模測(cè)試時(shí)尤其需要高性能示波器的協(xié)助。
- 低速串行總線設(shè)計(jì)，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(duì)功率波形、功率因子校正以及電磁元件分布等方面進(jìn)行深入詳細(xì)地分析。
結(jié)論
示波器將繼續(xù)作為被最為廣泛應(yīng)用的電子測(cè)量工具。同時(shí)，它也將逐步演化出各種特殊功能以應(yīng)對(duì)新技術(shù)和新興市場(chǎng)所帶來的挑戰(zhàn)。性能、可用性以及具有針對(duì)性的應(yīng)用功能這三個(gè)領(lǐng)域?qū)⑹撬惺静ㄆ鞴?yīng)商再開發(fā)新品時(shí)著力發(fā)展的領(lǐng)域，只有這樣，新的示波器才能更好地應(yīng)對(duì)新的技術(shù)挑戰(zhàn)。
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