應對測量挑戰(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，打在涂有熒光物質的屏面上，就可產(chǎn)生細小的光點（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值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線，還可以用它測試各種不同的電量，如電壓、電流、頻率、相位差、調幅度等等。
示波器有時被稱為"電子工程師的改錐"，說明它是用于各種不同任務的基本工具。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器和處理器技術進步
對串行數(shù)據(jù)的捕獲需要跨整個時間范圍的持續(xù)采樣速度
用觸發(fā)隔離關鍵信息
高分辨率顯示清楚示出關鍵信號細節(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

當電路由分
立元件組成時，傳統(tǒng)示波器是非常有力的查錯工具。我們在中看到一個由運算放大器和分立元件構成的濾波器。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)字技術應用的日益普及，對測量的要求也發(fā)生著變化。在電子設備轉向數(shù)字體系結構的同時，設備的性能在提高，而價格卻在降低。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對這項任務的足夠通道數(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）與驅動DSP的8條數(shù)據(jù)線在時間上是對準的。應注意數(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技術的迅速發(fā)展對工程師開發(fā)非計算應用的嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)生極為重要的影響。在各式各樣的數(shù)字硬件設計中，工程師當前所采用的技術是復雜和昂貴的。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技術進步，工程師需要能調試串行數(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器系統(tǒng)增加速度的驅動。例如幾年前僅能在***高性能計算機系統(tǒng)中看到的200MHzSDRAM存儲器系統(tǒng)，現(xiàn)在已用到嵌入式系統(tǒng)中。

是EmbeddedSystemsProgramming和 EE Times在2004年度嵌入式市場調查中，所報告嵌入式系統(tǒng)使用存儲器的情況。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。工程師設計8bit和16bit處理器基系統(tǒng)時使用511k或更低的存儲器。在設計32bit處理器基或FPGA基系統(tǒng)時使用32M或更高的存儲器。

為查找這些大存儲器故障，工程師需要有帶寬高于500MHz的示波器。200MHz時鐘將超出500MHz示波器的波形良好復現(xiàn)范圍。按照老的經(jīng)驗法則，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性。因此為***測量200MHz時鐘的當前SDRAM技術，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)通信技術也源于PC技術。之所以采用串行總線，是因為它們已在PC世界中得到驗證，并導致價格的下降。表明超過70%的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者會考慮采用，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計中的關鍵信息流，工程師需要看到更寬的時間跨度。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)淺存儲器DSO可能具有捕獲這些信號的帶寬，但為觀察整個數(shù)據(jù)包調整設置時，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，由于淺存儲器示波器為欠采樣，因此不能提供信號內容的詳細信息。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。文章來源：北京凡實測控技術有限公司   　文章鏈接：http://www.beijingfanshi.com/