示波器:EE的听诊器

示波器就像电力到你家。你不给它深思熟虑直到暴风雨敲出来。整个电子行业没有示波器不能运作。但这设备是一个常数,所以一致,我们有时会忘记它的存在。

半导体工程把时间花在三个测试&测量(T&M)行业中坚分子谈论Oscillocopes:过去、现在和未来——国家仪器,Keysight, Teledyne Lecroy。这些机器已经从美国泰克的大约在- 1982经典2000 -系列(参见下面的图1),完全模拟3英寸crt和100 mhz带宽今天的全数字的线从Tek Keysight(以前安捷伦、前惠普)。

图1:那么…Tek模型2213 60 mhz范围。

图2:现在…Tek新DPO70000SX系列。

比尔的司机,高级产品经理国家仪器奥斯汀市的时间相对较晚的示波器历史的跨越。但他深情地回忆他第一次经历作为情感表达主要在大学20年前,越来越成为幸运的进入了的“实验室”美国泰克数字范围,不像其他两个校园模拟实验室。

“我经历过,当每个人都说,“老学校模拟是最好的,数字有问题’,”司机说。他最终要为美国泰克工作在新英格兰地区的学校。当你要求工程师在实验室,你听到一个怨言的触觉反馈的旋钮模拟范围,抵抗任何范围的靠不住的可靠运行Windows,他说。“为什么你想要比尔•盖茨(Bill Gates)在你的范围?我需要把旋钮。”

今天,许多示波器输出巨大的显示任何一个工程师。国家仪器公司新pxie - 5164是模块化的,没有显示,并且可以接口软面板,一个工程师可以调整的范围触发器。

“现在,我们可以看到数字的好处,远远大于模拟的好处,”他说。但这并非总是如此。和硅驱动带宽收益和随后的高采样率远远没有今天的。

“当时,4 GHz前沿。这是TDS7404。6 ghz范围的新闻是一个非常大的交易,”司机说。“然后我为Lecroy工作(现在Teledyne Lecroy)。我搬到纽约。他们有100 ghz抽样范围。这是闻所未闻的。”

国家仪器,在这些最新PXIe示波器,继续利用各种现成的组件。Tek顶部和Keysight仍然在这个关键定义硅,连同Teledyne Lecroy。

“最早的数字示波器6-bit数模转换器。adc的分辨率2 ^ n,”David Maliniak解释技术Teledyne Lecroy营销传播专家。“因此,6-bit ADC取得了64离散的垂直电压量化水平。Teledyne LeCroy HD4096技术使用12位adc交付4096离散量化水平。这是16 x比旧6-bit工具。”

图3:12位adc的优势。

Teledyne Lecroy做了一些反思仪器中的关键信号路径,提高前端放大链和获得收益在给定范围通道信噪比(信噪比)。还其HDO系列范围使用可变增益放大器下游细化信号,在复杂的数学过滤。

Keysight运行自己的磷化铟工厂。所有的16 - 100 ghz ADC建于磷化铟,使世界上最快的ADC。然后,大自定义数字asic实现特定的信号处理功能。并且维护锗硅、砷化镓等BiCMOS制造能力保持在工程师的处理。

软件走上舞台
布拉德•杜尔Keysight示波器和协议分析仪的研发总监,突出了另一个关键硅technology-post-sample-acquisition数字信号处理器(dsp)耦合在一起更复杂的车载软件带来的收益。

“合规程序,协议解码功能,先进的触发,今天的抖动分析得到,”多尔说。“所有这些都是软件。在过去的10至15年,软件(改造成今天的示波器)真的接管,使一些不可思议的事情。”

让我们回到这一变化的模拟范围,数字在1990年代末。

“在1990年代末,你肯定听说推回去,”多尔说。“但是现在,毫无疑问。数字能力很优秀。”

数字范围意味着优势I / O,存储和软件功能,杜尔指出。例如,将触发。“在过去,你用一条水平线上下移动和创建一个触发水平。所以你可以显示你所捕捉触发。现在你使用你的手指,触摸屏幕,画一个盒子。如果信号来自这个盒子,捕获和储存。”

打开车门,一些新技术的机会。“你可以做很酷的和复杂的事情,”多尔继续说。“你有带触发。作为一个情感表达,这是非常强大的。如果我可以创建一个触发器只发生千载难逢,我可以晚上回家,早上回来,也许这鼠标陷阱抓住了一只老鼠。”

这些功能只有在过去的两年里。”这是一个最令人兴奋的和不同的东西的范围市场与说九年前当我第一次开始工作。人们不知道多少软件。”

杜尔说,就是今天的示波器和更先进的行业标准软件添加。Keysight增长的部分原因是其业务在科罗拉多州,接近身体的国家标准与技术研究院(NIST)的人做他们的工作。

“说你正在设计新的USB 3。x接口。你有足够的带宽和采样深度吗?你可以购买软件的范围会告诉你如果你构建的是会议的规范标准。和所有合规管理应用程序可追溯回NIST。我是一个工程师,我从示波器可以打印证书,告诉我,告诉我我的老板,设备是否符合全球标准,”他说。

客户验证符合PCI Express DDR2 3和4,低功率DDR的标准,“当然一大堆以太网的差异,”他说。NIST位于博尔德”产生可追踪的标准设备,我们购买他们,允许使用以确保遵从性。每隔几年,所有必须校准和认证。如果没有追踪到NIST真的永远不会认为你完成,”多尔说。

自从示波器时,这些T&M公司给ee抖动分析,了解什么杜尔配音,对于外行来说,信号的左右摆动。“现在,我们可以告诉工程师如果抖动是确定性的,或数据,如果是随机或不是随机的。抖动分析确实在示波器开花了。”

杜尔以来一直与Keysight首先与惠普签订在28年前。他得到一个EE本科学位,但软件硕士学位。“我肯定很高兴我有这样的软件背景,”他说。

未来…在倪看来
倪的司机讲来的示波器,如何使用它们,当。

“在其核心,你买一个示波器吗?”司机说。“你买它解决问题你不知道。”

和这些公司会谈,以讨论解决这些问题正在发生变化。这是由射频和无线爆炸,以及今天的航空航天和国防的需要。

“曾经有这个明确的分化。如果我倪,我要测试经理。Tek(美国泰克)将调用一个工程设计经理。两者之间有一个假想的墙。

“我们承认这一点。经典的设计V图照片。在左上角,你有你的原型,你可能开始建模或原型,一些香料建模。左边是更多的验证/确认。倪,我们的能力是在右边,”你在哪里工作与自动化测试工程师。”倪帮助工程师编写一个脚本,该脚本将帮助测试这种产品。然后优化这些测试速度和灵活性。左边的V是更多的互动。我们已经改变了我们所做的更加互动。我们可以帮助工程师更加灵活,获得更多的输入范围。 We can optimize for speed and flexibility in test, but get closer to the interactive test happening on the left side of the V, in design.”

图4:设计诉来源:倪

倪说复杂的自动化测试可以帮助的左侧诉“你设置你所有的工具,配置所有这些工具。我们图形,直观地告诉你测试的结果。你可能会暂停测试,看看失败,我们可以给你失败背后的数据。它可以帮助你。你可能不会跳转到调试在这一点上,你可能会踢它回到设计。”

倪的汽车行业客户肯定“V说,”司机说。“我们看到更多的设计,测试,和并发测试。然而工程师路线,他有测试点吗?我们可以确定,而无需创建一个全新的夹具。这一趋势是去那里。”