數(shù)字示波器已漸為中國(guó)工程師接受，并成為設(shè)計(jì)、研發(fā)中有效的檢測(cè)和測(cè)量手段，同時(shí)，價(jià)位開(kāi)始走下象牙塔。數(shù)字示波器的優(yōu)勢(shì)在于可提供高帶寬、高采樣率、大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、以及更好的測(cè)試靈活性。
數(shù)字示波器的發(fā)展動(dòng)態(tài)如何？為此，《電子工程專輯》主編Yorbe Zhang采訪了泰克香港有限公司的中國(guó)/香港銷售總監(jiān)鄧偉安先生。
Q：你認(rèn)為目前測(cè)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是什么？
A：測(cè)量技術(shù)的發(fā)展應(yīng)超前于工業(yè)發(fā)展。從工業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，信息工業(yè)發(fā)展最快，話音、圖像和數(shù)據(jù)已日趨融合，測(cè)量?jī)x器也會(huì)朝著這個(gè)方向發(fā)展，同時(shí)，數(shù)字示波器開(kāi)始替代模擬示波器；另一個(gè)趨勢(shì)是高速、高帶寬，越來(lái)越快的信號(hào)速度提出了這個(gè)要求。
限制模擬示波器發(fā)展的第一個(gè)因素是放大器，第二個(gè)是示波管。模擬與數(shù)字示波器的最大區(qū)別是：模擬示波器的信號(hào)直接推動(dòng)示波管，然后把波形畫(huà)出來(lái)。示波管與放大器之間的信號(hào)傳輸涉及的技術(shù)較復(fù)雜，400M基本是它的極限。模擬與數(shù)字在一起的示波器就更復(fù)雜了。在低檔產(chǎn)品的生產(chǎn)測(cè)試中，因?yàn)槟M示波器在成本方面具有優(yōu)勢(shì)，所以還有一定的市場(chǎng)。泰克繼98年6月推出第三代TDS500D和TDS700D系列數(shù)字示波器后，今年又推出了一款中檔的TDS3000 DPO系列，售價(jià)3235美元起。
Q：實(shí)現(xiàn)高速信號(hào)測(cè)量的技術(shù)難點(diǎn)是什么？
A：滿足高速信號(hào)測(cè)量最重要的指標(biāo)是信號(hào)的帶寬。目前泰克在通用示波器領(lǐng)域提供給用戶的前端放大器的帶寬達(dá)到2G；我們另一類針對(duì)重復(fù)信號(hào)的數(shù)字采樣示波器可以達(dá)到50G。對(duì)于數(shù)字示波器，信號(hào)肯定要做A/D轉(zhuǎn)換，然后再做后面的處理，因此在帶寬上去的同時(shí)，A/D轉(zhuǎn)換的技術(shù)也要相應(yīng)跟上。
在通用的產(chǎn)品上，泰克四個(gè)通道的產(chǎn)品每個(gè)通道最高的A/D轉(zhuǎn)換器都可達(dá)到5G/S（每秒采樣5G點(diǎn)）。有些公司單通道可達(dá)到8G，但它是通過(guò)拼接實(shí)現(xiàn)的，直接單個(gè)A/D通道也只可做到5G。
Q：除了信號(hào)帶寬和A/D轉(zhuǎn)換器，是否還有其他方面的技術(shù)？
A：隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，信號(hào)除了高速以外，也變得越來(lái)越復(fù)雜，而且信號(hào)的變化不是固定的，是一個(gè)由多種不同頻率分量合成的動(dòng)態(tài)信號(hào)，我們稱其為動(dòng)態(tài)的復(fù)雜信號(hào)。數(shù)字電視、CDMA中的無(wú)線數(shù)字調(diào)制信號(hào)都屬于這種類型。如果示波器沒(méi)有很快的波形捕獲率，很難把這些變化的信號(hào)在屏幕上清晰地表現(xiàn)出來(lái)。
模擬示波器的優(yōu)勢(shì)在于具有非�？斓牟ㄐ物@示速度，動(dòng)態(tài)信號(hào)非常清晰，而且有很明顯的亮暗層次。泰克的新型數(shù)字熒光示波器就是利用類似這種的顯示方式，使工程師能夠在復(fù)雜信號(hào)里看到更多的細(xì)節(jié)，看到它隨時(shí)間變化的信息。以TDS3000系列為例，它以20M/s來(lái)獲取波形，而且同時(shí)以100M/s的樣點(diǎn)往屏幕輸送進(jìn)行顯示，可實(shí)現(xiàn)模擬示波器的顯示效果。數(shù)字熒光示波器是很重要的技術(shù)突破。
Q：數(shù)字示波器在測(cè)量功能方面有何進(jìn)展？
A：示波器發(fā)展到今天，不僅僅在指標(biāo)上滿足用戶測(cè)量需要，同時(shí)在觸發(fā)能力和波形的測(cè)量能力上也有很大的發(fā)展。在泰克的新一代示波器里不僅僅包含以前的脈沖參數(shù)、自動(dòng)測(cè)量、統(tǒng)計(jì)測(cè)量和直方圖測(cè)量的功能，同時(shí)我們?cè)谛碌钠脚_(tái)里也開(kāi)發(fā)了一個(gè)基于Java語(yǔ)言的應(yīng)用軟件平臺(tái)，主要用途是滿足某些行業(yè)的特殊測(cè)量需求。Java技術(shù)可以把某些專用測(cè)量、參數(shù)測(cè)量和儀器的設(shè)置集成在一個(gè)軟件包里，用戶只要把這個(gè)軟件包安裝到示波器里就可以把它變成一個(gè)專業(yè)的測(cè)試儀表，有時(shí)只需設(shè)定一個(gè)參數(shù)就可得到特定的測(cè)量結(jié)果。TDS500、TDS600和TDS700等高檔示波器已具備這個(gè)功能。
Q：目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的有哪些測(cè)量功能？
A：一個(gè)是磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的測(cè)量，主要是針對(duì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器工業(yè)開(kāi)發(fā)的軟件，包括光盤(pán)、硬盤(pán)和軟驅(qū)的控制機(jī)構(gòu)、讀寫(xiě)磁頭參數(shù)的測(cè)量。另一個(gè)是針對(duì)功率電子和功率器件的專業(yè)測(cè)試軟件，它符合國(guó)際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)，配合相應(yīng)的電流探頭，可以做電壓、電流、諧波分析等參數(shù)的測(cè)量。使用者不需要再做加減乘除的運(yùn)算，如果需要做諧波分析只需按一個(gè)按紐就可以很方便地測(cè)量，而且功率因數(shù)等一些具體的數(shù)值都可在屏幕上顯示出來(lái)。另外，還有針對(duì)目前通信產(chǎn)業(yè)的抖動(dòng)測(cè)量軟件，專門(mén)應(yīng)用于對(duì)時(shí)鐘要求特別高的系統(tǒng)里，如傳輸系統(tǒng)、雷達(dá)等，針對(duì)時(shí)鐘做精確的分析。
Q：數(shù)字示波器的發(fā)展受哪些因素的限制？
A：主要還是帶寬和采樣速度。如果信號(hào)是單次的，采樣率就必須要比帶寬高出好幾倍才能很精確地把單次信號(hào)準(zhǔn)確地顯示出來(lái)。我們發(fā)明了一個(gè)超采樣的方法，在一個(gè)500M的信號(hào)中都可以至少采集4個(gè)點(diǎn)，通過(guò)這4個(gè)點(diǎn)再加上數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，就可以把這些點(diǎn)更有效地顯示出來(lái)。另一方面是如何把這些先進(jìn)的技術(shù)普及化，提供高性價(jià)比的產(chǎn)品，泰克的很多產(chǎn)品中都采用了DSP和ASIC技術(shù)。
Q：你認(rèn)為中國(guó)工程師需要的主流示波器是什么？
A：在通用示波器領(lǐng)域，為了面對(duì)高速信號(hào)的測(cè)量，無(wú)論在系統(tǒng)調(diào)試還是在常規(guī)測(cè)試方面，都應(yīng)該能夠看到比較快的信號(hào)。在通訊行業(yè)，現(xiàn)在的傳輸速度從622M到幾個(gè)G，而且在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中，無(wú)論是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)，速度也非�？�。這是目前設(shè)計(jì)工程師們應(yīng)該首先考慮的問(wèn)題。