南宁富桂精密工业有限公司 530033
摘要：在高速总线协议标准快速升级的情况下，数字信号传输速度不断提高，因此数字电路设计工作面临的挑战不断增加，电源管理单元的测量调试、无线通信与雷达中的多通道RF接口等中均需要使用到高性能的示波器。虽然目前市场中很多示波器的宽带高达几GHz，有的甚至高达10GHz，然而依然面临着很多的挑战，文章基于此展开了探讨。
关键词：高性能示波器；可用性；工作效率；针对性
在示波器生产领域中，高性能、可用性、针对性应用功能是面临的重要挑战。在嵌入式系统、通信以及计算机行业中，高速数据技术一直是该行业的核心技术。这些行业一直在追求更高的数据速率，在此过程中示波器一直担负着错误排除、系统排除等非常重要的功能。在电子行业不断引入新标准、新技术的同时，示波器也飞速发展着以便应对各种挑战。目前，示波器技术在不断发展以满足高性能、可用性以及新应用等各个方面不断增加的要求。
性能。为更好的满足用户需要，和市场趋势相比，测试仪器技术总是更加具备前瞻性。在示波器上，其前瞻性主要体现在更高的宽带方面，这样才可以在短时间对大量数据进行测量、捕捉以及存储[1]。可用性。目前，测量环境的复杂程度不断增加，测量仪器功能也越来越全面，这两个方面相互促进，使得测试工作复杂性不断增加，这就表示示波器一定要更加智能化才可以简化测试工作。新的应用。在测试复杂信号的过程中，示波器的应用越来越频繁，电源设计、汽车电子、通信、数字设计以及相关产品研发等方面的应用也越来越广泛。
一、增强的性能
在高速串行总线系统中，一般情况下数据速率可以达到6.25Gb/s，有的时候可以更高，对超宽带技术（UWB）、FB-DIMM、第二代PCI-Express、双速XAUI、SATA III等标准而言，测试其数据速率已是普遍要求。但是，现阶段示波器宽带速率已经高达15GHz，但是很多研究人员依然在不断努力提高其速率。
近年来，有很多因素正在驱动着示波器性能的提高，其中最重要的有：第一，存储能力不断增强，并被广泛应用在示波器中。第二，随着数字信号处理技术（DSP）在示波器中的应用，其A-触发、B-触发能力得到快速的扩展。第三，由硅锗（SiGe）技术设计而成的半导体器件被不断应用在示波器生产中。
数字信号处理技术在示波器中的应用，大大提高了其性能。随着信号被不断捕捉，模拟路线老化导致的偏差、系统温度变化以及硬件系统容错能力较低均不会对数据处理效果产生影响。除此之外，新型示波器可以帮助用户在模拟域、数字域内，对更加复杂的算法进行有效的处理。比如，当前的数字存储示波器可以捕捉信号，并在该种情况下通过数字信号处理技术对通道予以匹配，或可通过带宽增强滤波器促进可用带宽的增加。先进的数字信号处理技术增强模块可以为很多高速测量增加优势，数字信号处理技术频率可促进测量带宽的不断拓展，更重要的的是用户可以自己决定在测量带宽的时候是否使用数字信号处理功能。
深度内存。现阶段，在测试、验证高速总线系统一致性的过程中，设计人员要全面分析捕捉到的信号。不管是时钟、调制、抖动分析、眼图，还是测量各种信号的品质，在技术方面对示波器的要求不断增加。对示波器来说，其高性能除了体现在捕捉信号的能力方面，在分析能力、存储能力等均有一定的体现。示波器要具备优质的分析与存储能力，才可以在采集高速数据信号的时候对其进行有效的搜集。现阶段，示波器采样速率已高达40GS/s。此外，在记录时间长度方面，用户的要求也越来越高，不管是单位间隔数衡量、模式位数，还是时钟周期数，均是这样[2]。
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目前，示波器在“前端”使用现阶段速率最高的半导体技术，对示波器存储容量进行了有效的拓展，当前对典型的就是SiGe、高速采样内存结合使用使得示波器内存深度高达64。
二、可用性与工作效率
在很多新型产品的研发设计中，示波器具有非常关键的作用，但是在产品市场化时间的压力之下，设计人员需要高度专注在设计上，尽可能的减少在熟悉示波器上的时间。
随着示波器操作性能的不断提高，用户工作效率也会越来越高，很多功能已经实现了这一目标。比如，用户可自己设置控制窗口，以及根据测试内容可变的右键菜单，上述功能均可促使用户对示波器进行高效的操作，更快的、更好的完成测试内容。用户自己可以创建控制窗口，并结合测试需求设置和当前测试有关的特性、功能以及控制等。用户设置自己控制窗口后可以进行保存，同时还可以将设置的菜单关闭上，设置完成后示波器处于待命条件下，系统可将窗口自动激活。
若几个人共同使用一台示波器，每个人均可以随时启动自己常用的设置，进行自己的测量工作。比如，在同一个设计团中的成员可以在同一示波器上建立、储存多个控制窗口。设置的控制窗口可以储存在USB闪存、硬盘上，用户可以通过邮箱将示波器上的特定设置发送给其他的用户[3]。
三、具有针对性的应用
示波器上的PC功能越来越多，并且逐渐使用开放式Windows系统，所以用户可能会可以将特定软件安装在示波器上，进而满足自己的对应需求。所以，示波器不仅保留了通用测试测量仪器的特性，也逐渐被改造成可以在特定应用中进行针对性的测试。
现阶段，示波器在高速/低速串行总线设计、电源分析等的方面的应用发挥着非常大的作用：
在高速串行总线设计方面，在保证信号完整、通过眼图分析工具开展一致性掩模测试的过程中特别需要高性能示波器给予一定的协助。
在低速串行总线设计方面，比如在汽车领域中CAN、LIN总线的使用越来越频繁。
在电源分析行业中，一般设计人员专注在规范谐波效应、能耗效率等上，这就要求设计人员要深入研究电磁元件分布、功率因子校正以及功率波形等。
结语
在电子测量工具中，示波器依然会是频繁应用的工具，也会渐渐拓展出各种新的功能以便应对新市场、新技术带来的各种挑战。其中具有针对性的功能、可用性以及性能等会是示波器研发的焦点，这样示波器才可以应对之后的各种挑战。
参考文献
[1]王丽英.如何应对高性能示波器面临的新挑战[J].今日电子,2018(08):24.
[2].R&S高性能示波器集成内置信号发生器助力调试和全自动一致性测试[J].电子测试,2017(11):85.
[3].泰克推出全新高性能示波器探头[J].单片机与嵌入式系统应用,2016,16(05):87.
论文作者:梁铁膑
论文发表刊物:《科技新时代》2019年1期
论文发表时间:2019/3/18
标签：示波器论文; 高性能论文; 测试论文; 用户论文; 测量论文; 功能论文; 技术论文; 《科技新时代》2019年1期论文;