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当红小生—混合信号示波器

—— New Hot Instrument: Mixed Signal Oscilloscope
作者:李健 《电子产品世界》编辑时间:2010-04-16来源:电子产品世界收藏

  混合信号的时代

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/108052.htm

  上世纪60年代之前的电子技术属于模拟时代,然后随着半导体技术的发展开始逐步迈入数字时代,现在电子技术已经走进全新的时代——数字信号与模拟信号紧密结合的混合信号时代。

  二十一世纪90年代以来,信息产业在其内核集成电路(IC)的簇拥下获得了高速发展。深亚微米技术的发展,促使芯片设计与制造由分离IC向SoC转变。混合信号设计可以减少成本、电路尺寸和外形,并提供更好的功能。进入90年代中后期,具有极大市场而更新换代很快的无线通信及多媒体消费电子类为代表的信息产品给了混合信号集成电路(mixed-signal IC)的发展提供了强劲动力。早期的SoC源于数字ASIC设计,其主要部件包括处理器、存储器、外部接口和相应的嵌入式软件。而混合信号SoC的发展动力主要来源于一些需要体积小、功能强、性能高的诸如移动类消费IC。与早期的SoC的差别在于:混合信号SoC芯片内除常规的数字系统外还包含了复杂的模拟混合电路。这是完整意义上的系统集成技术,已成为IC设计者所关注的重要目标。可以说未来的大型SoC芯片大部分将是模拟与数字信号并存的混合信号系统,并且将成为半导体技术的主流。

  随着具有混合信号功能的芯片越来越多地出现在人们的生活中。通讯领域的MODEM(如ADSL),CODEC和飞速发展的手机芯片,视频处理器领域的MPEG、DVD芯片,都是具有混合信号功能的芯片,其特点是处理速度高、覆盖的频率范围宽,芯片的升级换代周期日益缩短。这就要求测试仪器具有更高的性能和更宽的频带范围,而且需要灵活的架构来应对不断升级的芯片测试需求,以便有效降低新器件的测试成本。此外,混合信号芯片种类繁多,各种具有混合信号的芯片已经广泛运用到生产和生活的各个领域,而不同的应用领域,其工作的频率和所要求的精度也各不相同,这就要求在对混合信号进行测试时,抓住其共性来提出测试方案。

  示波器的演进

  示波器是电子工程师观测信号最常用的工具,几乎每一位电子工程师的工作台上都应该有一台适合自己的示波器,应对混合信号测试最好有能够测试混合信号的单台示波器。

  20世纪40年代是电子示波器兴起的时代,雷达和电视的开发需要性能良好的波形观察工具,带宽100MHz的同步示波器开发成功,这是近代示波器的基础。随着半导体和电子计算机的问世,60年代美国、日本、英国、法国在电子示波器开发方面各有不同的贡献,出现带宽 6GHz的取样示波器、带宽6GHz的多功能插件式示波器,标志着当时科学技术的高水平,为测试数字电路又增添逻辑示波器和数字波形记录器。模拟示波器从此没有更大的进展,开始让位于数字示波器。

  模拟示波器要提高带宽,需要示波管、垂直放大和水平扫描全面推进,数字示波器要改善带宽只需要提高前端的A/D转换器的性能,对示波管和扫描电路没有特殊要求,加上数字示波管能充分利用记忆、存储和处理,以及多种触发和超前触发能力。20世纪80年代数字示波器(DSO)异军突起,在技术和市场的双重推动下,模拟示波器从前台退到后台,数字示波器成为主流。

  上世纪90年代诞生的()是将DSO和模拟示波器或逻辑分析仪或数字万用表(DMM)等两、三种仪器有机组合在同一机箱中的混合型仪器,它集成了多台仪器的功能和优点,以此满足用户的更多更高的测试要求。 第一个将作为产品名称前缀的是(Agilent)1996年的54645D,而当时也拥有一些典型的组合型示波器。

  的崛起

  从1996年开始正式出现名称之后,发展一直处于不温不火的状态,一方面因为市场对这个新产品的整体接受程度不高,另一方面则是当时的数字示波器已经基本满足大部分测试的需求,混合信号开发的测试需求还不够旺盛。此外由于市场上几乎没有公开竞争对手,也未在产品的后续开发和产品规划上投入过多精力,许多先进的示波器功能未能在混合信号示波器上体现,进一步拉开混合信号示波器和数字示波器的技术差距。


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