數(shù)字示波器故障 有毛刺

數(shù)字示波器故障 有毛刺

前沿拓展：

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目前在嵌入式領(lǐng)域，電路設(shè)計變得越來越復(fù)雜，對電路調(diào)試的要求也變得越來越高。比如，在DDR內(nèi)存測試方面，除了高速數(shù)字信號以外，還包括各種DCDC電源軌，它們的上、掉電順序都有嚴(yán)格要求，因此在使用示波器時就需要提供多通道，才能夠同時驗證多路電源軌。

又比如，在電源完整性驗證方面，現(xiàn)在的電路板里通常都會有USB/Type C、MIPI等各種高速信號，同時還包含一些無線信號，比如WiFi、Bluetooth，它們之間相互干擾，因此不僅需要示波器提供多個通道，還需要它的帶寬能夠覆蓋到無線信號和高速數(shù)字信號。然而，原有的8通道示波器，帶寬只達到2GHz或者以下，而像Sub6G的5G、WiFi等，其頻段范圍都已超過2GHz，而像USB、MIPI等的新接口，其速度對示波器帶寬的要求也都超過了2GHz。

另外，在物聯(lián)網(wǎng)方面，最新的WiFi6頻段也超過了2GHz。這就對多通道示波器提出了新要求：既能支持八個通道，帶寬又要超過2GHz，甚至達到6GHz。

為了填補這個空白，是德科技推出了新的MXR系列示波器。同時，它還有一大亮點，那就是8合1功能。日前，在該公司舉辦的新產(chǎn)品發(fā)布會上，該公司大中華區(qū)汽車與新能源測試方案市場經(jīng)理杜吉偉向我們進行了詳細解讀。

MXR系列示波器概覽

據(jù)介紹，MXR系列示波器里面集成了8個模擬通道，每個通道都可以做到同時使用，并且都是6GHz的帶寬，都可以達到16GSa/s的采樣率。并且，它首次引入了故障獵人的概念和性能。“是德科技在轉(zhuǎn)型過程當(dāng)中已經(jīng)不再是一個傳統(tǒng)的硬件公司，我們在硬件的基礎(chǔ)上提供更多的軟件方案以及服務(wù)。”杜吉偉解釋說，“因為好多客戶不是示波器方面的專家，他的目的就是調(diào)整電路，就是要發(fā)現(xiàn)信號里邊的異常。只要按兩個按鈕，它就會自動對你的信號進行深度學(xué)習(xí)，然后告訴你正常信號大概是什么樣子，大概率的80%信號參數(shù)都是怎樣。然后小概率的事件或個別情況，出現(xiàn)毛刺了，出現(xiàn)矮脈沖了，邊沿速度太慢了，它也都會告訴你。這就是我們第一次在示波器里面引入的故障獵人。”

同時，在電源完整性方面，也把它做成一個軟件包。里邊除了傳統(tǒng)的電源紋波分析以外，還加入了所謂的串?dāng)_分析，即告訴用戶，周圍的高速信號對它有沒有干擾，如果有的話，干擾是多大。而且會告訴用戶，如果解決了這個干擾，信號是否會變得更干凈一些，然后測量參數(shù)會發(fā)生哪些變化，他補充說。

然后還有一個創(chuàng)新，就是第一次在示波器里引入了實時頻譜分析儀的功能。“以前的示波器一般來講有普通的FFT或者是加入了一個掃頻儀，沒有實時頻譜儀的概念，我們第一次引入實時頻譜儀。”他指出。

另外，它可以完全保護客戶的投資，架構(gòu)是可升級的。比如一開始是買了四個通道，如果以后需要八個通道了，就可以升級成八個通道；需要實時頻譜儀也可以加實時頻譜儀，等等。

同時，對于某家公司有多個分公司，需要共享研發(fā)數(shù)據(jù)的場景，它提供的Infiniium離線分析軟件包，可以裝到任何一臺PC上，可以讓用戶分享里面的數(shù)據(jù)，共同協(xié)作，提高整個團隊的研發(fā)效率。“整個MXR系列一共是12個型號，主要型號定義的方法是用帶寬和通道數(shù)來定義。”他補充說。

高端示波器和低中端示波器功能相結(jié)合

然后，它結(jié)合了高端示波器和低中端示波器的特點。比如，其內(nèi)部的ASIC是來自110GHz帶寬UXR系列示波器。“UXR系列示波器是一個封頂之作，它在硬件加速（功能全開）的情況下，波形捕獲率可以達到20萬次/秒。”杜吉偉說。然后，借鑒于此的還有2GHz帶寬的數(shù)字下變頻；帶寬可用軟件實現(xiàn)升級；以及出色的信號完整性。

另外，它借鑒InfiniiVision X系列示波器的方面包括：8合1功能；硬件加速的畫圖觸發(fā)功能；功能全開的高速波形捕獲率（小示波器可以做到一秒鐘100萬次的波形捕獲率）。

因此，總結(jié)來說，這臺示波器是致力于讓用戶/工程師能看得更多、做得更多、節(jié)省的更多。

看更多、做更多、節(jié)省更多

看更多是指在不犧牲測量精度的情況下，它的響應(yīng)速度更快。“比如測眼圖，它一秒鐘能夠畫75萬個UI（單位時間間隔）；如果是做實時頻譜的話，一秒鐘能夠做40萬個FFT；如果做測量的話，一秒鐘能做的測量數(shù)超過30萬個，速度非常快。”ADC有效位精度上可以到達9比特，如果是用高分辨率可以達到16比特，本底噪聲也改進到43μV，時間基準(zhǔn)目前是業(yè)內(nèi)最高的，是8ppb（即0.008ppm）。

另外，它在八個通道全開的情況下，性能是不妥協(xié)的。“就是全打開帶寬是滿帶寬，采樣率是滿采樣率，存儲深度標(biāo)配都是200Mpts，顯示分辨率也采用了目前的高清顯示，屏幕大小也是目前示波器里最大的15.6英寸大屏幕顯示。”

另外，它引入了內(nèi)置的實時頻譜儀。“從頻域角度來分析信號，對那些稍縱即逝的信號就能夠捕獲到，對I/Q信號進行解調(diào)和分析，而且它是八個通道全開，每個通道都同時支持實時頻譜儀。”他補充說，“你可以設(shè)置，比如有藍牙信號，有WiFi信號，有Sub6G的5G信號，它們的中心頻率都是不一樣的。一個電路板里假如有各種信號，八路同時看，一路看藍牙，一路看WiFi，一路看Sub6G…”

另外，實時頻譜儀和掃頻儀不一樣，掃頻儀在掃頻的時候可能會漏信號，實時頻譜儀可以做到漏的信號很少或者不漏信號。“實時頻譜儀在頻域看信號盡量做到不漏信號，有一個說法叫100%的POI，就是100%的概率截獲頻域的信號。”他補充說，這也是首次在實時示波器里內(nèi)置了實時頻譜儀的功能，從頻域和時域都做到實時性。

做更多也就是8合1功能，即傳統(tǒng)的示波器再加上邏輯分析儀通道、協(xié)議分析儀、數(shù)字電壓表、頻率計（3個10位），任意波形發(fā)生器、頻響分析儀、實時頻譜分析儀（不是掃頻儀）。“頻率響應(yīng)又叫波特圖分析儀，比如在測電源的時候，就是做開關(guān)電源的波特圖分析，這一般是用專用儀器做的，我們把它做進了示波器里面。”他解釋說。其中，數(shù)字電壓表和頻率計是標(biāo)配的，示波器本身也是標(biāo)配，其他的都是選配，也就是有三個是標(biāo)配，五個是選配。（另外，在答記者問時，他指出，8合1并不是替代八臺獨立的儀器，而在大部分常用的、以示波器為中心的場合，為它配合另外七種儀器功能出來。）

節(jié)約更多，一個是節(jié)約時間，一個是節(jié)約經(jīng)費。節(jié)約時間，也就是將故障獵人概念首次引入示波器。“摁兩個按鈕Autoscale和Auto Setup之后，背色信號就會自動進行并標(biāo)設(shè)置。然后Auto Setup就會自動進行深度學(xué)習(xí)。先學(xué)習(xí)信號脈寬，根據(jù)大數(shù)據(jù)測量，分析里面正常信號大概80%的概率按照高斯分布，或者高斯分布的邊緣概率出現(xiàn)比較少的情況。然后就告訴你，可能里邊有毛刺，有矮脈沖，有邊沿速度很慢的信號。如果你想仔細研究，只要按Copy to Trigger按鈕，把這個故障信號自動變成觸發(fā)條件，自動觸發(fā)、實時調(diào)試，就可以實時看矮脈沖或者慢信號的樣子，出現(xiàn)的時候周邊信號又是什么樣子，有沒有時序關(guān)系。因為8個通道是時間相關(guān)、相位相關(guān)的，所以能看出這個相關(guān)性。”

“這個狩獵過程是自動化的，是深度學(xué)習(xí)的，就能夠大大節(jié)約你的時間。如果沒有這個功能的話，你又不是示波器專家，那么通過故障獵人用幾秒鐘或者一分鐘能夠做完的事情，你可能需要幾小時甚至幾天才能夠完成。”杜吉偉說，“示波器中，帶寬和通道數(shù)這兩個指標(biāo)一般是最重要的。拿帶寬乘以通道數(shù)會得到一個值，如果用價格除以這個值，去和同類的產(chǎn)品對比的話，會發(fā)現(xiàn)MXR系列示波器的性價比是非常高的，個別情況下甚至超過同類產(chǎn)品兩倍以上。”

“再者，對于全球不同研發(fā)部門協(xié)同作業(yè)的情況，客戶只要裝一個Infiniium離線分析軟件，那么就不需要每個人都用示波器，有一個人用示波器實際采集數(shù)據(jù)，其他人只要拿到這個原始數(shù)據(jù)以及分析工具，就可以做不同的分析。而且，如果客戶愿意把他的數(shù)據(jù)跟我們分享，我們也可以幫著他做一些分析和判斷。”

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