面對全球化激烈競爭，如何殺出血路、搶食市場大餅，是各種產(chǎn)業(yè)當(dāng)今重要議題，此外，微利趨勢逐漸滲透至各個產(chǎn)業(yè)，不少產(chǎn)業(yè)陸續(xù)走向微利時代...
面對全球化激烈競爭，如何殺出血路、搶食市場大餅，是各種產(chǎn)業(yè)當(dāng)今重要議題，此外，微利趨勢逐漸滲透至各個產(chǎn)業(yè)，不少產(chǎn)業(yè)陸續(xù)走向微利時代。因此，縮短研發(fā)時程、減少不必要的開發(fā)成本與浪費，相對地重要性便日益加重。
示波器在各種產(chǎn)業(yè)研發(fā)過程中占據(jù)重要角色，當(dāng)然也關(guān)乎前言提到的縮短研發(fā)時程，減少不必要成本的重要課題。在研發(fā)示波器的過程中，怎樣透過使用示波器來提高生產(chǎn)效率、幫助設(shè)計和制造工程人員如期完成工作，不致發(fā)生代價高昂的錯誤，進而協(xié)助提高速度及優(yōu)質(zhì)地完成工作、同時幫助管理人員滿足階段性安排及費用要求，最大限度地降低風(fēng)險、提供良好產(chǎn)品，這就是所謂「生產(chǎn)效率」問題。憑藉「最快」的示波器，便可以幫助工程與管理人員大幅度地提高效率。
對電子產(chǎn)品設(shè)計工程師來說，降低設(shè)計檢驗時間并快速獲得可靠的測試結(jié)果就是提高生產(chǎn)效率。但達到此目的前，我們必須先保證示波器能夠提供穩(wěn)定的信號完整性和連接能力，不然我們所觀測的信號都是有畸變的非真實波形，然後再用更多的時間去作檢驗與測量都是枉費的。所以，首要是保證示波器與連接方法對信號的影響最小，以達到最高的信號保真度。
涉及使用示波器的最基本目的，就是要讓工程師查看信號幅度隨時間的變化，所以保持信號的保真度最為重要。影響信號完整性的因素包括探棒和示波器的頻寬頻響，若信號受探棒和示波器輸入頻寬的影響而失真，縱使示波器隨後擁有最高的采樣速率和最深的記錄長度都是枉然的。
以下我們將陳述，最快示波器是如何突破四點要求，憑藉什麼樣的技術(shù)，達到效率的提升：
信號捕獲
在信號捕獲的過程中，保證示波器與連接方法對信號的最小影響是首要的。所以首先討論信號探測的問題。
如何保證觀測信號的真實性
◆探測
用戶面臨的時鐘頻率和信號邊沿速率若持續(xù)提高，將要求更高的探棒頻寬。電路密度增加，使探測間距變小變困難；電路器件功耗下降、信號擺幅減小、不時更采用差分信令、減小電磁干擾(EMI)、要求探棒擁有良好的共模抑制比(CMRR)等，都是當(dāng)今對探測信號的一些棘手挑戰(zhàn)。
新一代智慧介面采用盲插連接方式，其信號完整性與頻寬能夠達到22GHz，超過一般BNC連接系統(tǒng)所能提供的頻寬，實現(xiàn)最高頻寬的信號完整性/連接。此外智慧電源開關(guān)功能，為示波器和配件提供功率管理，同時在使用方面用單鍵釋放和鎖定機構(gòu)，提供單手操作及足夠的鎖定力。不僅使用簡便，更能確保信號的完整性連接。
示波器與探棒能否提供足夠的頻寬
◆頻寬
時鐘的頻率和信號邊沿速率持續(xù)提高，代表了所需要的探棒與示波器的頻寬也需要相應(yīng)提高。根據(jù)信號邊沿上升時間與頻寬的計算規(guī)則，若信號邊沿上升時間x信號頻寬＝0.4，對50ps的上升邊沿來說，其信號頻寬便是8GHz了。對NRZ編碼的串列資料而言，信號頻寬＝1.8×資料速率。對USB2.0來說，資料速率為480MB/s，其信號頻寬應(yīng)為864MHz；PCI Express的資料速率為2.5GB/s，其信號頻寬則為4.5GHz等。何況我們要求示波器的頻寬還要比信號頻寬高，以保證測量的精確度。所以今天，對示波器的頻寬要求日益提高。有鑒於此，為了增加其示波器的頻寬，部分產(chǎn)品采用了經(jīng)過軟體DSP數(shù)位處理的方法來擴展頻寬，而并非用硬體的實際頻寬，不過究竟這些DSP數(shù)位處理方法對信號有什麼樣的影響、什麼時候應(yīng)該使用DSP、什麼時候不應(yīng)該使用DSP，事實上很多使用者都不得而知。
用戶必須被清楚告知什麼時候應(yīng)該使用DSP、使用DSP的好處在那里、什麼時候不應(yīng)該使用DSP、使用DSP的缺點是什麼等，并讓用戶自由選擇開通與關(guān)閉DSP功能。因為若需要得到原始的采集資料，而在示波器無法關(guān)掉DSP情況下，原始的信號已經(jīng)被更改，信號完整性已無法保證，尤其在測量< 100ps的快速邊沿時，使用DSP會出現(xiàn)Gibbs現(xiàn)象，即在前沿出現(xiàn)不應(yīng)有的下沖現(xiàn)象。當(dāng)然DSP也有其好處，例如通過使用DSP方法，對每個通道在20GS/s模式下同時提供幅度和相位補償，可以提供更好效果的差分測量，尤其對差分信號的頻譜分析。并且因為通過使用DSP擴展了頻寬，TDS6804B實現(xiàn)了20%～80%上升時間為35ps，是目前頻寬上升時間最快的示波器。
◆PinPoint雙觸發(fā)技術(shù)
當(dāng)DPO容許我們「看到」故障時，該怎麼觸發(fā)它并分析這故障的因由為以前，示波器在觸發(fā)序列發(fā)生的事件的能力是非常有限的，傳統(tǒng)示波器所提供的A－B觸發(fā)或延遲觸發(fā)的機制中，在B觸發(fā)條件中只容許選擇邊沿觸發(fā)。假定現(xiàn)在有三個寬度不一的脈沖，第一個與第二個相隔20ns，第三個脈沖，它的脈寬比第二個要小，也不經(jīng)常出現(xiàn)，只會偶爾出現(xiàn)，若它出現(xiàn)，它會替代了第二個脈沖出現(xiàn)在與第一個脈沖相隔20ns的位置上。類似這樣的一個偶爾故障，傳統(tǒng)的A－B觸發(fā)沒辦法在第一個脈沖相隔20ns位置上判斷不同脈寬，從而分辨在第三個脈沖出現(xiàn)的時候才觸發(fā)。
現(xiàn)在透過PinPoint雙觸發(fā)技術(shù)，容許用戶在B觸發(fā)條件上，使用各種各樣的條件，來滿足不同的情況。加上新設(shè)的重置機制，若等待B事件經(jīng)過一定的時間還未出現(xiàn)，整個PinPoint雙觸發(fā)系統(tǒng)能重新被重置，再開始等待A事件的出現(xiàn)，使得整個雙觸發(fā)系統(tǒng)更靈活多變，對應(yīng)不同的情況。有了PinPoint雙觸發(fā)系統(tǒng)，容許用戶定義超過1445種不同的觸發(fā)條件組合，對比以往傳統(tǒng)A－B觸發(fā)系統(tǒng)只提供17種不同的觸發(fā)條件組合，則多增加了靈活幅度！整個PinPoint雙觸發(fā)系統(tǒng)也是基於SiGe技術(shù)，除實現(xiàn)全類比7GHz觸發(fā)頻寬外，更進一步降低了觸發(fā)最小毛刺的時間(現(xiàn)為100ps)，觸發(fā)抖動維持小於1.2ps rms等，為用戶提供調(diào)試和解決復(fù)雜的資料格式與快速捕獲問題的最佳方案。
檢測電路故障時
示波器能否有效監(jiān)測故障
◆波形捕獲率為DSO(數(shù)位存儲示波器)對比DPO(數(shù)位螢光示波器)
傳統(tǒng)數(shù)位存儲示波器(DSO)采用了串列式的處理，即示波器由信號采集到資料運算到波形成像是一個流水的過程，必須結(jié)束前一過程，才能開始進行下一過程，盡管采用先進的CPU(一般DSO波形捕獲率<5000個波形/秒)，仍是每秒只能采集非常有限的波形數(shù)目。
太克公司的專用晶片，能夠并行處理采集、運算、成像等數(shù)個過程，使數(shù)位螢光示波器(DPO)的波形捕獲率超出了DSO波形捕獲率的范圍，達到> 400,000個波形/秒。DPO捕獲DSO漏掉、現(xiàn)實環(huán)境中隨機發(fā)生的異常事件和信號的詳細資訊，可查看信號真實的變化。示波器的最大作用就是讓工程師查看信號幅度隨時間的變化，若因為這些串列處理的死區(qū)時間而導(dǎo)致示波器漏掉99.9%以上的波形，這些DSO還能用來調(diào)試電路嗎？而DPO減少了發(fā)現(xiàn)異常事件的時間，可以目測復(fù)雜的、即時動態(tài)變化的波形，同時也提高了波形測量、統(tǒng)計測量、眼圖測量的置信度。
在檢測電路故障時
示波器能否穩(wěn)定觸發(fā)故障問題
信號分析
如何更快速得到可靠的結(jié)果
◆波形資料庫(WfmDB)
現(xiàn)今很多不同的通信或電腦行業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)，都要求在一定的采集波形數(shù)目的基礎(chǔ)上測量眼圖與抖動等。例如DVI標(biāo)準(zhǔn)要求在1,000,000個采集波形所累積的眼圖上測量抖動。試想像，若使用傳統(tǒng)的DSO、每秒采集500個波形，共需要33分鐘才能累積足夠的波形數(shù)，從而進行抖動測量。若換上DPO只花數(shù)秒鐘便能累積1,000,000個波形了，大大地節(jié)約了測量的時間。現(xiàn)在波形資料庫是將DPO的功能再延伸一步，就是對DPO所采集的波形資料庫進行各種各樣的測量處理，例如被測參數(shù)的統(tǒng)計測量、各種自動測量、眼圖、抖動與雜訊測量、直方圖測量及統(tǒng)計等，都可以快速地累積足夠數(shù)目的波形，從而得到可靠測量結(jié)果。波形資料庫還支援內(nèi)部和外部存儲及分析。
對應(yīng)各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
快速得到所需的測量答案
◆基於Java的專用應(yīng)用套裝軟體
今天從管理的角度來說，需要考慮如何達到最小的投入最大的產(chǎn)出，即所謂生產(chǎn)效率的問題。所以往往工程師需要在最短的時間內(nèi)，完成既多又高質(zhì)量工作。另一方面，為了突破一些技術(shù)瓶頸或創(chuàng)造更迎合用戶需求的應(yīng)用，一個又一個的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范推陳出新，而往往這些標(biāo)準(zhǔn)同時也設(shè)定了測試的范圍，流程與所需要達到的限定。工程師在僅有的時間中完全理解這些標(biāo)準(zhǔn)，然後進行各種不同參數(shù)的量測是極為困難的。則各種提供了業(yè)內(nèi)齊全的應(yīng)用套裝軟體應(yīng)運而生，分別可適合各種不同的應(yīng)用，包括功率電子測試套裝軟體、DVD測試套裝軟體、HDMI測試套裝軟體、DVI測試套裝軟體、USB測試套裝軟體、抖動測試套裝軟體、串列資料測試套裝軟體、硬碟測試套裝軟體、乙太網(wǎng)測試套裝軟體、SATA測試套裝軟體等等。同時提供各種配套的測試夾具、信號源與探棒等，來應(yīng)對這些標(biāo)準(zhǔn)并為用戶提供完整解決方案。這些套裝軟體同時也受到各方標(biāo)準(zhǔn)團體的認(rèn)同與采用，例如USB-IF以太克的USB測試套裝軟體驗證市場各種USB器件的標(biāo)準(zhǔn)軟體，HDMI、DVI、PCI Express、Infiniband，乙太網(wǎng)也同樣需要這些軟體的認(rèn)可與采用，進而成為公認(rèn)驗證這些標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。透過這些套裝軟體，工程師可輕松地掌握各標(biāo)準(zhǔn)的測量方法及快捷地得到各種被測參數(shù)的測量結(jié)果，驗證所設(shè)計的是否符合標(biāo)準(zhǔn)的要求。在設(shè)計這些套裝軟體的過程中，必須考慮如何幫助用戶減少他們的測量測試時間，所以在這些套裝軟體中，都廣泛使用自動化，采用「一按式」的測試，來完成上述所有標(biāo)準(zhǔn)所要求的測試工序，并快速得到結(jié)果，從而增加工程師的工作效率。
測試資料與結(jié)果管理
利用采集資料作進一步的分析
◆Open Choice開放式軟體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
通常在信號采集後，示波器制造商所提供的基本操作與分析工具以及應(yīng)用軟體，不一定能夠滿足用戶各種各樣的測試與分析需求，讓他們能夠靈活地進行各種後期資料與記過處理及分析。并且制造商所提供的應(yīng)用軟體多為支援主流應(yīng)用的軟體，因為軟體平臺結(jié)構(gòu)是封閉式的，所以應(yīng)用是「有限的」，用戶往往不能進一步利用示波器所采集的資料進行更深更廣的分析。現(xiàn)在，透過Open Choice的開放式軟體平臺，用戶可自行開發(fā)軟體及程式，或第三方公司開發(fā)的應(yīng)用軟體，都可以自由通過Open Choice的TekVISA平臺，調(diào)用示波器所采集的資料進行各種後期處理與分析，即時控制與資料監(jiān)控等等。因為Open Choice乃開放式的軟體平臺，用戶可按其需要開發(fā)各種不同的軟體及程式，調(diào)用示波器所采集的資料，進行各種後期處理與分析，所以應(yīng)用無限。
Open Choice支援多種應(yīng)用開發(fā)環(huán)境及編程語言，包括C、C++、VB、LabView、LabWindows、Matlab、Mathcad、Active X。TekVISA(太克虛擬儀器軟體結(jié)構(gòu))支援各種即插即用的儀器驅(qū)動程式與應(yīng)用程式介面API，高層軟體透過TekVISA平臺可輕松調(diào)用示波器所采集的資料進行各種後期處理與分析，即時控制與資料監(jiān)控等。TekVISA通過下述途徑與示波器進行內(nèi)部通信，虛擬GPIB、GPIB、ASRL (RS232 COM1、COM2)與LAN(局域網(wǎng))。
方便性與用戶友好性
除了以上提到在信號捕獲、信號分析、管理測試資料與結(jié)果的過程中，并需要考慮到如何透過使用示波器的各種功能來提高工程師的生產(chǎn)效率。很可能工程師經(jīng)常在一個專案中經(jīng)常使用示波器的緣故，對示波器的各種功能都能夠掌握自如。但一個專案完結(jié)了，再相隔半年到下一個專案開始，往往工程師卻需要重新學(xué)習(xí)怎麼使用這臺示波器；或者某些工程師因為測試專案的需要，在測試參數(shù)或流程需要多次重復(fù)，而每一次使用示波器的某些功能，需要深入多層功能表里去尋找，費時費事。為了讓用戶簡便快捷地使用示波器，新的MyScope功能，容許用戶自定義控制視窗并可按照個人的需要，量身定制屬於他的個人控制視窗。
MyScope操作簡便節(jié)省學(xué)習(xí)時間
MyScope是自Autoset以來，針對示波器操作簡便性的突破！現(xiàn)在，各用戶可以自行創(chuàng)建屬於他的個人控制視窗，功能表里可以包括所有示波器的功能，而且功能的組合與編排完全由用戶來決定。用戶只需要將屬於他的控制視窗以文件的形式儲存在示波器的硬碟上，因此，創(chuàng)建的控制視窗在數(shù)量上沒有限制。每個用戶都可以擁有屬於他的個人控制視窗，在使用示波器時只要調(diào)用控制視窗的檔案，示波器的用戶介面馬上便能演變?yōu)樗煜さ慕槊妫辉傩枰獡?dān)心在哪里、在哪個功能。對於經(jīng)常重復(fù)的測試專案，將經(jīng)常需要被調(diào)用的功能鍵置放在最方便的位置，操作起來方便又省時。對需要共用示波器的團隊來說，因為每個隊員都擁有屬於他的個人控制視窗，只要適時地調(diào)用這些控制視窗，便可不必擔(dān)心前一個隊員將示波器弄成怎樣，透過MyScope，馬上把示波器變成屬於自己的示波器。遇上困難或疑問時，可將當(dāng)前的控制視窗連同被測信號一并存儲起來，通過E-mail發(fā)送給遠方的隊員查詢，這樣一來也促進了團隊的溝通與工作效率。
MyScope控制視窗和點擊滑鼠右鍵功能表能節(jié)約用戶搜索功能表功能或在外出休假回到實驗室後重新學(xué)習(xí)如何使用示波器的時間，達到事半功倍之功效，實現(xiàn)了示波器個性化，有效滿足了用戶的需求。
以上我們相繼審視了示波器如何在信號捕獲，信號分析，測試資料與結(jié)果的管理及方便性與用戶友好性的四個不同方面，相信，能夠幫助工程師提高他們的生產(chǎn)效率，幫助用戶最快地解決問題的示波器，才是最快的示波器！
