示波器面临新挑战

   日期:2006-03-15     来源:《中国电子报》    评论:0    

   在计算机、通信以及内嵌式系统领域,高速数据技术的发展多年来始终是整个行业的主旋律。而在整个行业对数据速率极限永无止境的挑战过程中,示波器一直承担着在系统设计和错误排除等应用中最为重要的任务。随着电子产业不断引入新兴技术和标准,示波器也正在不断进化发展以应对层出不穷的新挑战。

    在三个方面进行更新

    具体来说,我们可以明显地看到示波器技术正不断更新以满足三个方面的要求:

    1.性能:为了满足用户的实际需要,测试仪器的技术发展总是比市场趋势更具前瞻性。从示波器产品的角度来说,这一前瞻性通常体现在示波器更高的带宽上,因为只有这样才能更好地在更短的上升时间内进行测量并捕捉和存储大量数据。

    2.可用性:越来越复杂的测量环境要求以及测量仪器不断增加的新功能似乎是一对共生的因素,两者之间相互促进以至于测试工作越来越复杂。这意味着示波器必须具备更高的“仪器智能”以令测试工作更为简单易行。

    3.新的应用:示波器正在被越来越频繁地应用于测试复杂信号,它所涉及的领域非常广泛,包括产品研发、模拟和数字电路设计、通信、汽车电子等领域。

    性能不断增强

    在高速串行总线系统中,系统数据速率通常能够达到6.25Gb/s甚至更高,这一速率对于SATA III、双速XAUI、第二代PCI-Express、FB-DIMM以及某些无线技术,例如超宽带技术(UWB)等标准来说已经成为惯常的测试要求。而目前的示波器带宽已经达到了15GHz这一空前的水准,尽管如此,设备开发商依然在不断努力试图将这一速率推向一个新的高度。

    值得注意是近年来有几个因素正成为示波器性能提升的强劲驱动力:1.采用最新的硅锗(SiGe)技术设计的半导体器件;2.数字信号处理技术(DSP)的应用拓展了复杂的A触发和B触发能力;3.大大增强的存储能力被应用到示波器当中。

    数字信号处理技术。DSP为高性能示波器带来了一系列的优势。具体地说,当信号被捕获之后,数据处理的效果将不再会受到来自系统的影响,这些影响可能来自硬件系统的容错能力不足,温度的变化或者是模拟线路老化而造成的偏差。此外,新的示波器能够帮助用户分别在数字域和模拟域内进行更为复杂的处理算法。例如,现代的数字存储示波器能够在信号捕捉模式下采用DSP进行通道间匹配或者采用带宽增强滤波器增加可用带宽。精良的DSP增强模块能够为大多数高速测量带来更大的优势,基于仪器的模拟设计带宽,DSP频率能将测量带宽进一步拓展。而且更为重要的一点是用户能够自行决定是否在测量过程中启用DSP功能。

    深度内存。目前高速总线系统的一致性测试和验证工作中,设计师需要对捕获信号进行大量的分析工作。不论是眼图、抖动分析、调制、时钟测试还是其他各类信号品质测量都从技术上对示波器提出了更高的要求。示波器的高性能已经不仅体现在其信号捕捉能力上,它更应该具备出色的存储和分析能力,以在高速数据信号采样的过程中有效搜集信号数据,目前,这一采样速率已经达到了40GS/s的水平。同样重要的一点是用户对有效记录时间长度的要求也在不断增加,不论是以时钟周期数、模式位数或者单位间隔数衡量都是如此。

    可用性与工作效率有待提高

    在大多数产新产品的设计和研发过程中示波器起到了至关重要的作用,而产品市场化的时间压力要求工程师能够专注于设计工作本身而非耗费时间熟悉示波器的使用。

    对于操作性的提高将最终提升用户的工作效率,而这一目标已经通过一系列的功能得到了实现:例如可由用户定制的控制窗口和随测试内容而变化的右键菜单,这些功能都能够帮助用户更高效地操作示波器从而事半功倍地完成手头的测试工作。用户能够迅速简捷地创建自己的控制窗口并根据特定的测试需要仅仅添加与目前工作相关的控制、功能和特性。

    同样,在几个研发人员共享一台示波器的情况下,不同的工程师能够随时启用各自的常用设置以从事不同的测量任务。

    针对性应用发挥重要作用

    随着示波器添加更多的PC功能并开始采用开放式的Windows系统,用户开始有可能在示波器上装载特定软件以满足用户在特定应用中的需求。因此,示波器在保持了其通用测试测量仪器特性的同时也越来越多地被改造成为能够在特定应用中从事有针对性测试的工具。

    目前,示波器在以下的一些领域内的应用中已经成为能够发挥巨大作用的特定工具:

    高速串行总线设计,在需要确保信号完整性或者采用眼图分析工具进行一致性掩模测试时尤其需要高性能示波器的协助。

    低速串行总线设计,例如在汽车行业内被广泛使用的CAN和LIN总线。

    电源分析,这一领域内研发人员通常需要专注于能耗效率以及规范谐波效应等方面,这意味着电源工程师需要对功率波形、功率因子校正以及电磁元件分布等方面进行深入详细地分析。同时,某些测量需要完全隔离的测量通道配合从而安全地进行浮动电压测量。

 
  
  
  
  
 
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