新技術(shù)助力性能升級(jí)，數(shù)字示波器趨向多功能化

示波器是工程師的“眼睛”，它把抽象的電信號(hào)具體顯示出來(lái)，在示波器的屏幕上描繪出在某線路點(diǎn)上的電壓隨時(shí)間的變化。數(shù)字示波器大致可分為基礎(chǔ)、中端與高端三種不同的應(yīng)用市場(chǎng)，高端示波器市場(chǎng)主要的應(yīng)用是在高速的數(shù)字、芯片設(shè)計(jì)與光通信系統(tǒng)，如高速I/O總線標(biāo)準(zhǔn)一致性驗(yàn)證、高速信號(hào)完整性測(cè)量、光網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)的驗(yàn)證等。中端示波器市場(chǎng)可簡(jiǎn)單概括為以嵌入式系統(tǒng)的“調(diào)試 Debug”為主，幫助工程師對(duì)應(yīng)他們的設(shè)計(jì)有效快速地檢測(cè)故障，查找原因，確保功能的正常發(fā)揮。而基礎(chǔ)低端示波器的應(yīng)用主要體現(xiàn)在“測(cè)試Test”上，如生產(chǎn)線上的功能測(cè)試，或是在高?；A(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的各種實(shí)驗(yàn)與測(cè)試等。

　　

根據(jù)國(guó)家“十二五”規(guī)劃，在未來(lái)五年內(nèi)中國(guó)將著重推動(dòng)創(chuàng)新與自主研發(fā)能力的提升，促進(jìn)中國(guó)制造業(yè)從“Made-in-China”過(guò)渡到“Design-in-China”。在這一趨勢(shì)下，市場(chǎng)對(duì)中高端示波器的需求將會(huì)穩(wěn)步增長(zhǎng)，但不同領(lǐng)域其應(yīng)用特點(diǎn)各不相同，更專業(yè)、更有特點(diǎn)的示波器將會(huì)引起客戶新的購(gòu)買興趣。另一方面，雖然目前大學(xué)、研究所、民營(yíng)企業(yè)等已擁有一定數(shù)量的示波器，但其中仍以低檔傳統(tǒng)示波器居多，急需更新?lián)Q代。也有一些廠商表示，由于近期經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不確定性，導(dǎo)致用戶對(duì)資金投入較為敏感，資金控制趨嚴(yán)，這將有可能使得數(shù)字示波器租賃市場(chǎng)表現(xiàn)活躍。此外，受到市場(chǎng)及技術(shù)因素等的影響，近年來(lái)國(guó)內(nèi)數(shù)字示波器的價(jià)格走勢(shì)整體呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，其中，中端市場(chǎng)的產(chǎn)品價(jià)格下降較為明顯，高端市場(chǎng)略微下調(diào)，低端市場(chǎng)價(jià)格則基本保持不變。

數(shù)字示波器技術(shù)性能受三大關(guān)鍵因素所影響。

磷化銦技術(shù)漸成主流

不同品牌高端示波器的競(jìng)爭(zhēng)主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的性能表現(xiàn)上，即“測(cè)量精確度與信號(hào)完整性”，歸根到底就是核心芯片技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，特別是磷化銦與鍺化硅兩大陣營(yíng)之間的對(duì)壘。鍺化硅具有高頻特性，并且由于硅工藝的集成度和成本優(yōu)勢(shì)，因而被廣泛應(yīng)用在電子測(cè)試產(chǎn)品中；而運(yùn)用磷化銦技術(shù)，則可以大幅提升示波器的量程限制和觸發(fā)帶寬，這種基于先進(jìn)半導(dǎo)體材料和制程工藝的產(chǎn)品類型，因而也成為了當(dāng)前業(yè)內(nèi)示波器廠家尋求產(chǎn)品性能突破的一大重要方向。

安捷倫數(shù)字測(cè)試大中華區(qū)業(yè)務(wù)市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉

今年4月安捷倫(Agilent)推出了90000Q系列較高帶寬和采樣率的實(shí)時(shí)示波器，帶寬高達(dá)63GHz，采樣率達(dá)160GSa/s，存儲(chǔ)深度達(dá)2G每通道，其核心競(jìng)爭(zhēng)力在于采用了新型的半導(dǎo)體材料和制造工藝，即磷化銦半導(dǎo)體材料和快膜封裝技術(shù)，具體反應(yīng)在本底噪聲是同類產(chǎn)品的一半左右，固有抖動(dòng)僅為75fs，該型號(hào)示波器已于2012年7月開(kāi)始在國(guó)內(nèi)發(fā)貨銷售。

　　

安捷倫數(shù)字測(cè)試大中華區(qū)業(yè)務(wù)市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉介紹道：“傳統(tǒng)鍺化硅技術(shù)做出來(lái)的示波器其量程越來(lái)越小，有可能無(wú)法滿足未來(lái)很多測(cè)量的基本要求，也就是說(shuō)，采用鍺化硅技術(shù)的示波器作為通用儀器已在應(yīng)用上面臨困難，但它在專用設(shè)備領(lǐng)域尚有一定的應(yīng)用空間。而采用新型的磷化銦半導(dǎo)體材料和制造工藝，使得安捷倫的高端示波器在本底噪聲、固有抖動(dòng)、量程等指標(biāo)上取得了‘質(zhì)’的飛躍?！?

據(jù)了解，目前在全球三大示波器廠家中，除了安捷倫已推出磷化銦半導(dǎo)體材料和相關(guān)制程的示波器產(chǎn)品之外，另外一家廠商也已經(jīng)對(duì)外宣布將會(huì)走向這一方向，并且已經(jīng)被號(hào)稱擁有磷化銦技術(shù)的Teledyne公司所并購(gòu)，由此可以看出，磷化銦半導(dǎo)體材料已成為高端示波器技術(shù)發(fā)展的一個(gè)較為明顯的趨勢(shì)。

多功能化趨勢(shì)凸顯

自面世以來(lái)，示波器一直是時(shí)域測(cè)試儀器——電壓隨時(shí)間的變化(而頻譜儀是頻域測(cè)試儀器——功率隨頻率的變化)，兩者幾乎互不相干。但時(shí)移世易，隨著無(wú)線模塊與功能越來(lái)越多地內(nèi)嵌在各種系統(tǒng)與設(shè)備中，時(shí)域與頻域開(kāi)始在同一個(gè)系統(tǒng)中交互作用，也帶來(lái)了各種各樣新的問(wèn)題，為此，多合一功能示波器，也被稱為混合域示波器開(kāi)始應(yīng)運(yùn)而生。

泰克公司大中華區(qū)分銷業(yè)務(wù)高級(jí)技術(shù)營(yíng)銷經(jīng)理鄧錦輝

泰克公司(Tektronix)在去年9月推出了混合域示波器MDO4000系列，它集成了示波器(模擬信號(hào))、邏輯分析儀(數(shù)字信號(hào))、總線協(xié)議分析儀(總線命令)、頻譜儀(射頻信號(hào))、調(diào)制域分析儀(或矢量信號(hào)分析儀)于一體，這些儀器不是被簡(jiǎn)單地集成在一起，更重要的是，它們共享了一個(gè)跨域的觸發(fā)電路和同一的時(shí)基，可以讓工程師同時(shí)捕獲、跟蹤這些信號(hào)以及它們之間的時(shí)間相關(guān)性問(wèn)題，分析某個(gè)基帶的電路與另一個(gè)射頻電路究竟是如何工作以及互相影響的。泰克公司大中華區(qū)分銷業(yè)務(wù)高級(jí)技術(shù)營(yíng)銷經(jīng)理鄧錦輝指出：“目前無(wú)線技術(shù)應(yīng)用的普遍性使混合域示波器成為主流，透過(guò)MDO4000混合域示波器或混合域分析儀，完美地將時(shí)域與頻域結(jié)合在一起，使工程師在設(shè)計(jì)無(wú)線嵌入式系統(tǒng)時(shí)能夠同時(shí)看見(jiàn)兩個(gè)世界，而且更真實(shí)、更實(shí)際地反映出系統(tǒng)的狀況?！?

此外，安捷倫低中端示波器今年的新產(chǎn)品3000X系列同樣也向多合一儀器方向跨出了一大步，該系列產(chǎn)品集示波器、邏輯分析儀、任意波形發(fā)生器、協(xié)議分析儀、電壓表5個(gè)儀表功能于一身。杜吉偉表示：“低中端示波器將逐漸走向多儀器功能，即除示波器核心儀器功能之外，可能會(huì)增加其它儀器的部分功能，如邏輯分析儀、任意波形發(fā)生器、串行協(xié)議分析儀、電壓表、頻譜或FFT 分析儀、頻率計(jì)、低頻網(wǎng)絡(luò)分析儀等等。但不同的廠家在實(shí)現(xiàn)手段上會(huì)各有不同，安捷倫傾向于在一個(gè)芯片(SoC)中實(shí)現(xiàn)所有儀器功能，有的廠商則會(huì)更多地借助軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能?！?

提升“軟實(shí)力”

隨著應(yīng)用的普及，現(xiàn)階段數(shù)字示波器日益趨向商品化應(yīng)用，除了產(chǎn)品的技術(shù)性能外，最佳的綜合性價(jià)比成為了廠商們競(jìng)爭(zhēng)的著力點(diǎn)，產(chǎn)品的“軟實(shí)力”受到了更多的重視，其中包括產(chǎn)品的界面、OS、質(zhì)量、品牌、服務(wù)等，而不僅僅只是技術(shù)，關(guān)鍵在于如何協(xié)助客戶解決實(shí)際遇到的問(wèn)題，縮短產(chǎn)品測(cè)試的時(shí)間和周期，提高產(chǎn)品測(cè)試的效率。

“例如，電力電子產(chǎn)品、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電力設(shè)備、新能源汽車等正在向大功率方向發(fā)展，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到三相輸入、三相輸出的測(cè)試?！鄙虾M河國(guó)際貿(mào)易有限公司高級(jí)技術(shù)主管姜永忠表示道：“傳統(tǒng)的示波器需要至少重復(fù)測(cè)試兩到三次才能觀測(cè)到6路或8路的波形，尤其是在一些同步要求高的場(chǎng)合，即使花費(fèi)再多的時(shí)間有時(shí)也無(wú)法同步觀測(cè)到多路波形。橫河的8通道示波器一次可以觀測(cè)8路模擬波形，大大提高了客戶測(cè)試效率，解決了傳統(tǒng)示波器無(wú)法多通道同步觀測(cè)波形的問(wèn)題。”

上海橫河國(guó)際貿(mào)易有限公司高級(jí)技術(shù)主管姜永忠

除了今年推出N2750A系列三態(tài)探頭之外，在軟件上，安捷倫示波器離線分析軟件將原本用在Infiniium系列示波器內(nèi)的軟件開(kāi)放出來(lái)，可安裝在任意一臺(tái)個(gè)人電腦上，不分廠家、不分國(guó)產(chǎn)或是進(jìn)口、示波器或是數(shù)字化儀，都可對(duì)其波形數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分析，方便了工程師進(jìn)行波形分析、撰寫測(cè)試報(bào)告和小組討論，還可大幅提升原本功能簡(jiǎn)單的示波器產(chǎn)品性能。

而在服務(wù)上，泰克一方面提供友好的界面、全中文的菜單，以及多種基礎(chǔ)與應(yīng)用的資格認(rèn)證培訓(xùn)課程；另一方面，泰克在北京、上海、深圳還提供先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室、相關(guān)的測(cè)試設(shè)備以及測(cè)試專家，免費(fèi)為客戶的產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)檢驗(yàn)服務(wù)，并提供免費(fèi)的咨詢服務(wù)，及建議相關(guān)可行的修改，降低了產(chǎn)品通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)一致性驗(yàn)證的時(shí)間與成本。