應(yīng)對測量挑戰(zhàn)的示波器
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束，打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上，就可產(chǎn)生細(xì)小的光點(diǎn)（這是傳統(tǒng)的模擬示波器的工作原理）。在被測信號的作用下，電子束就好像一支筆的筆尖，可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時(shí)值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時(shí)間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。
示波器有時(shí)被稱為"電子工程師的改錐"，說明它是用于各種不同任務(wù)的基本工具。過去您可以用一把一字頭改錐擰各種螺絲。而在今天的世界中，十字頭、內(nèi)六方和花鍵改錐都很普通，一字頭改錐不再能包打天下。

示波器也與工程師的改錐所面臨的情況相同。"美好往日"的傳統(tǒng)數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）已難以，或不可能滿足今天硬件開發(fā)工程師專門化的要求。今天的工程師一般要求示波器：

要能用更多通道觀察用于控制系統(tǒng)的所有信號
用更高帶寬跟上存儲(chǔ)器和處理器技術(shù)進(jìn)步
對串行數(shù)據(jù)的捕獲需要跨整個(gè)時(shí)間范圍的持續(xù)采樣速度
用觸發(fā)隔離關(guān)鍵信息
高分辨率顯示清楚示出關(guān)鍵信號細(xì)節(jié)
可捕獲罕有事件的高速顯示系統(tǒng)
不同工作小組間共享信息的連通能力

變化的通道數(shù)要求

當(dāng)電路由分
立元件組成時(shí)，傳統(tǒng)示波器是非常有力的查錯(cuò)工具。我們在中看到一個(gè)由運(yùn)算放大器和分立元件構(gòu)成的濾波器。通過比較輸入和輸出信號，傳統(tǒng)雙通道示波器能完全表征該濾波器的工作。

隨著數(shù)字技術(shù)應(yīng)用的日益普及，對測量的要求也發(fā)生著變化。在電子設(shè)備轉(zhuǎn)向數(shù)字體系結(jié)構(gòu)的同時(shí)，設(shè)備的性能在提高，而價(jià)格卻在降低。雖然仍能用簡單的雙通道示波器評估的濾波器，但如果系統(tǒng)有問題，傳統(tǒng)示波器將不能提供解決問題所必須的洞察能力。

8條數(shù)據(jù)線把輸入送至數(shù)字信號處理器（DSP），并需要監(jiān)視DSP的8條輸出線，以確定DSP是否在接收正確信息；而雙通道示波器沒有應(yīng)對這項(xiàng)任務(wù)的足夠通道數(shù)。在這一簡單例子中，我們看到傳統(tǒng)示波器就像老式改錐一樣，已經(jīng)不敷使用了。表明混合信號示波器通過顯示至DSP的8條數(shù)據(jù)線，以及輸入和輸出模擬信號，能為您提供對問題的額外洞察能力。

在這一例子中，輸入信號（***上的***跡線）和輸出信號（第二條紫色跡線）與驅(qū)動(dòng)DSP的8條數(shù)據(jù)線在時(shí)間上是對準(zhǔn)的。應(yīng)注意數(shù)據(jù)相對位置如何指示輸入信號的形狀。

變化的帶寬要求

PC技術(shù)的迅速發(fā)展對工程師開發(fā)非計(jì)算應(yīng)用的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生極為重要的影響。在各式各樣的數(shù)字硬件設(shè)計(jì)中，工程師當(dāng)前所采用的技術(shù)是復(fù)雜和昂貴的。這一趨勢已產(chǎn)生對"工程師改錐"新的要求，而幾年前尚無人提及這些要求。由于接納PC技術(shù)進(jìn)步，工程師需要能調(diào)試串行數(shù)據(jù)總線，因而需要增加示波器帶寬。增加帶寬的需要受到嵌入式處理器存儲(chǔ)器系統(tǒng)增加速度的驅(qū)動(dòng)。例如幾年前僅能在***高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中看到的200MHzSDRAM存儲(chǔ)器系統(tǒng)，現(xiàn)在已用到嵌入式系統(tǒng)中。

是EmbeddedSystemsProgramming和 EE Times在2004年度嵌入式市場調(diào)查中，所報(bào)告嵌入式系統(tǒng)使用存儲(chǔ)器的情況。由圖中的數(shù)據(jù)分布可看到與系統(tǒng)中所使用主處理器的情況極為吻合。工程師設(shè)計(jì)8bit和16bit處理器基系統(tǒng)時(shí)使用511k或更低的存儲(chǔ)器。在設(shè)計(jì)32bit處理器基或FPGA基系統(tǒng)時(shí)使用32M或更高的存儲(chǔ)器。

為查找這些大存儲(chǔ)器故障，工程師需要有帶寬高于500MHz的示波器。200MHz時(shí)鐘將超出500MHz示波器的波形良好復(fù)現(xiàn)范圍。按照老的經(jīng)驗(yàn)法則，示波器帶寬只有比所測信號的基頻高4倍，才能保持波形的真實(shí)性。因此為***測量200MHz時(shí)鐘的當(dāng)前SDRAM技術(shù)，工程師需要用800MHz帶寬的示波器。

對持續(xù)采樣速度的要求

這些更高系統(tǒng)所使用的串行數(shù)據(jù)通信技術(shù)也源于PC技術(shù)。之所以采用串行總線，是因?yàn)樗鼈円言赑C世界中得到驗(yàn)證，并導(dǎo)致價(jià)格的下降。表明超過70%的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者會(huì)考慮采用，或已經(jīng)采用某種類型的串行總線，把它作為系統(tǒng)部件間的接口。

為觀察這些串行總線設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵信息流，工程師需要看到更寬的時(shí)間跨度。此外，用戶還需要能隔離感興趣的特定事件，這就要求有在串行數(shù)據(jù)流量中特定地址和數(shù)據(jù)上的觸發(fā)能力。

傳統(tǒng)淺存儲(chǔ)器DSO可能具有捕獲這些信號的帶寬，但為觀察整個(gè)數(shù)據(jù)包調(diào)整設(shè)置時(shí)，這些示波器不能保持其采樣速度。是作為掃描速度函數(shù)的TektronixTDS3054B示波器和AgilentDSO6054A示波器的采樣速度圖。

隨掃描速度增加而下降的采樣速度直接影響示波器***顯示包含串行數(shù)據(jù)包信息的能力。必須以10us/div捕獲10Base-TLAN總線信號，由于淺存儲(chǔ)器示波器為欠采樣，因此不能提供信號內(nèi)容的詳細(xì)信息。更高速度的PCI總線要求1us/div的掃描速度，所以如上所示的TDS3052示波器不能捕獲該總線信號，即使它有更高基本采樣速度的優(yōu)點(diǎn)。文章來源：北京凡實(shí)測控技術(shù)有限公司   　文章鏈接：http://www.beijingfanshi.com/