新型DPO:宽带测量的信息中心

Simon Zhou

技术编辑

《电子工程专辑》

无线电通信和因特网的融合是当前最重要的技术趋势,它加速对带宽的需求,同时向电子测量仪器技术发出前所未有的挑战。《电子工程专辑》(EEC)技术编辑Simon Zhou对世界领先的测量设备制造商Tektronix公司仪器事业部副总裁和总经理David Churchill、环球市场和战略运营副总裁Rich McBee和亚太地区市场总监Allan Biegaj进行了专访,中国的测量仪器设计和应用工程师可以看到采用新技术为测量仪器带来的变革。

• EEC:Tektronix采用何种技术满足带宽方面的需要？
  

• 举例来说,宽带示波器的典型应用在哪里？
  

• 数字荧光示波器(DPO)是怎样一种示波器？
  

• 采集下来的数据用何种手段处理？
  

• 这种变化的最深刻变革在哪里？
  

• 你怎样看待亚太地区的示波器市场的发展？
  

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在半导体设计、计算机和通信系统设计领域,时钟速度在不断加快,100ps级上升时间、小于100ps的抖动以及千兆位数据流的测量任务的出现,要求为测量工程师提供一种能够评估设计中动态性能和鉴别瞬时问题的示波器。Tektronix TDS7000系列荧光示波器(DPO)采用SiGe等新技术,以满足不断增长的宽带无线电技术和宽带因特网的发展需求,其主要技术进展在于:4GHz带宽、32Mb最大记录长度、20GS/s最大采样速率和每秒400,000个波形的捕获能力。

EEC:Tektronix采用何种技术满足带宽方面的需要？

答:与双极型技术相比,SiGe技术的最重要的优点是能够在高得多的速度上提供精密的性能,在相同的功率和大幅度提高速度的同时提供优于双极电路的噪声性能,此外,性能价格比也高。因此,Tektronix把SiGe技术作为多种测试和测量仪器开发的理想基础技术,并于1996年开始与IBM公司合作。

通过在前置放大器、跟踪和保持放大器中采用SiGe技术,解决了实时捕获高速信号的“瓶颈”障碍,从而使实时带宽增加33%以上,并使采样数率提高了一倍,分别达到4GHz和20GS/s。

SiGe所提供的高水平集成能力主要改善示波器的前端性能,从而获得杰出的信号完整性,并在大幅度提高带宽的同时保持放大器的低噪声性能,这正是低压逻辑电路测试和大容量存储系统产品设计所要求的关键测试技术。

举例来说,宽带示波器的典型应用在哪里？

答:当捕获速率达到每秒400,000wfms/s时,TDS7000可以使工程师相信,他们可以看到的信号细节是世界其他示波器无法看到的。例如,鉴定数字系统中出现的抖动、不成熟脉冲、毛刺和瞬态误差等信号完整性的测量任务。

虽然当今的触发系统也完全可以检测到这些异常信号,但是要想成功地予以鉴定,工程师则必须能够迅速地确定故障的所在及其种类和性质。DPO不仅可以在几秒内向工程师显示上百万个波形,以此加速这一过程,而且还可提供各种分析能力并通过内置软件将波形转换成为有用的信息。

数字荧光示波器(DPO)是怎样一种示波器？

答:简单扼要地说,DPO的性能与模拟示波器的性能相近,但同时能够提供数字存储示波器的优点,可以存储波形、自动测量等。DPO采用并行处理结构把信号传输到光栅上进行显示,从而提供具备密集灰度的显示特性。这也是与普通DSO的最大差异。

采集下来的数据用何种手段处理？

答:TDS7000目前提供的应用程序包括TDSJIT2抖动分析软件和TDSDDM2磁盘测量软件。

一般来说,抖动测量包括周期-周期、n-周期、时滞、循环、宽度以及占空比,TDSJIT2抖动分析软件还具有时钟恢复功能,可通过数据边沿与恢复时钟进行比较,从而探测抖动的情况。

举例来说,利用TDS7000的1.5ps(rms)的抖动精度和3GHz的带宽,工程师可以测量PC机设计的扩频时钟,通过高达32M的存储器,工程师可以在高分辨率上捕获低频振动调制信号,然后才利用TDSJIT2的趋势图对调制效果进行分析。

此外,象晶体振荡器的电源调制问题,只有通过TDS7000这样定时精度达到1.5ps的仪器才能测量和分析,从而满足高精度晶体测量的要求。

那么,在使用先进技术示波器及其软件方面,中国的工程师需要经过何种培训？

答:我们为清华大学和华中理工大学提供几百台TDS700系列的测量仪器,利用这些设备首先培训教师,然后通过他们进一步培训大学生。主要的培训内容在于软件的使用。

为了让工程师快捷和高效地使用仪器,你们采用了什么技术手段？

答:直观的图形用户界面使工程师能够迅速访问和应用各种复杂的功能,并且前后向的相关辅助说明还可以向工程师提供有关目前操作所需要的帮助信息。

此外,由于具备联网能力和不受限制地使用各种与Windows兼容的软件和硬件,从而使工程

师用任何与Windows兼容的软件自定义示波器,而不需要到Tektronix进行系统集成。

与网络连接之后,工程师可以和他人分享文件、数据并可以直接在仪器上收发电子邮件。如果使用Windows支持的双显示模式,设计人员还可以在测量的同时与同事交流重要的测量信息。

可以这样说,性能上的突破、操作上的简便性以及连网能力标志着测量技术和设备的发展跨入了新的领域,也将深刻地改变测量实验室的工作方式。

这种变化的最深刻变革在哪里？

答: 过去,功能强大的数字示波器可以毫不费力地采集完整的信号及其定时特性,但是分享这些结果却缓慢和笨重。工程师通常需要生成硬拷贝或用软盘将数据转移,费时费力。

Tektronix在设计TDS7000系列的产品时,将“信息四通八达”作为宗旨,一举改变了示波器作为独立式测量仪器的传统形象,与基于Windows的开放式连通、标准界面和网络通信三方面的结合,将使示波器成为能够支持各种功能的高度集成的设计环境。

未来,示波器将具备Web浏览、分析软件、文件编制、网络文件共享、电子邮件等许多功能,示波器将成为开发过程重要的信息中心,从而极大提高测量的效率。而具备DPO技术的TDS7000系列产品将成为宽带测量的信息中心。

你怎样看待亚太地区的示波器市场的发展？

据预测,五年之内世界范围将有10亿部无线电话付诸使用,而无线电通信和因特网的融合将为宽带测量技术和仪器带来巨大的发展机遇,特别是3G通信产品的发展。

欲了解更多信息,请联系作者:Simon Zhou。

E-mail: simonzhou@;

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