传统示波器的模拟带宽和采样率最高分别为8GHz和20Gsa/s。“安捷伦Infiniium DSO 80000系列示波器可达到13GHz的带宽和40Gsa/s的采样率,与此同时,InfiniiMAX II探头的测量能力可达到13GHz,成为首个突破两位数GHz的实时示波器和探头测量系统。”安捷伦亚太区市场开发经理杜吉伟表示。
据Frost & Sullivan公司预测,在通信需求的拉动下,到2006年全球数字存储示波器的市场将达到13.61亿美元。
计算机和数字系统体系结构以及基础技术正在飞速发展。新总线或接口的光纤通道、全缓冲DIMM(FBD)、串行ATA(SATA)、串行附属SCSI(SAS)和PCI Express都会在明年达到4Gbps至8Gbps范围的性能点。专用高速串行总线也将达到4Gbps至8Gbps范围的时钟速率和50ps(20%至80%)的沿速度。例如,PCI Express 2.0的速率已高达5Gbps,当传输101010的快速码型时,信号基频是 2.5GHz,三次谐波为7.5GHz,五次谐波为12.5GHz,这些都对调试和验证工具产生新的需求,对新兴示波器提出新的挑战。除了速度外,这还对噪声及抖动产生新的要求。杜吉伟强调:“这些成为13GHz带宽和40Gsa/s采样率的实时示波器的市场价值所在。”
DSO 81004A、81204A以及 81304A的带宽分别达到10GHz、12GHz和13GHz,噪声本底均小于800fs RMS,有效值触发抖动的典型值小于300fs。其中,81204A能以低于5%的误差测量40ps(20%~80%)的上升时间,重复测量的标准偏差小于1ps。新款示波器在信令速度因带宽原因而超过示波器精确跟踪上升和下降能力的情况下,可提供非常干净和张开的眼图,适用于高速应用中数字设计验证和调试的精确、可重复性应用。
安捷伦早在2002年就推出了6GHz~ 7GHz带宽的示波器,但是面对高速示波器市场的激烈竞争,该公司的示波器产品市场份额还是落后于竞争对手。为此,安捷伦调整策略,对示波器市场的目标是每年增长超过20%,而所采取的措施之一就是突破示波器带宽限制。
据杜吉伟介绍,示波器获得高性能的技术一方面来自前置放大器,另一方面来自AD转换器。在前置放大器方面,采用法拉第笼屏蔽,既降低了EMI/EMC,又降低了噪声,同时还消除了泄漏；并采用GaAs、SiGe和CMOS的混合工艺实现了对低频、中频和高频的采样。AD转换器则是依赖该公司自己开发的20Gsa/s的单一ASIC。该芯片采用80个采样率达到250Msa/s速率的ADC子集成电路,既降低了示波器自身的谐波失真,又降低了采样点/触发点的不确定性。“这完全不同于使用分立的多个慢速AD转换器搭成的高速实时采样示波器,后者严重失真,性能低下。”杜吉伟说。
此外,在探测头方面,新的探测系统包括一个SiGe前置放大器和一个双阈值GaAs异值结双极晶体管触发集成芯片,以及GaAs步进衰减器和二极管限幅器。探头放大器采用微波厚膜设计技术、ADS EDA软件、微波网络分析仪等半实物仿真系统研发而成。
示波器及探测系统提高了速度,自然也带来了功耗的挑战。探头工作时的功耗为8W,A/D转换器满量程工作时的功耗为11W。
作者:黄莺
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