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評(píng)估示波器：要深挖細(xì)找次要技術(shù)指標(biāo)
多年以來，電子系統(tǒng)的性能隨著半導(dǎo)體集成度及功能的穩(wěn)步提高、仿真模型的改進(jìn)、體系結(jié)構(gòu)的變化等等而在同步提高。盡管有這些提高，但設(shè)備之間的信號(hào)傳輸速度和技術(shù)卻沒有發(fā)生明顯改變，因?yàn)镮/O信號(hào)傳輸體系結(jié)構(gòu)足以勝任工作，而支持變動(dòng)的技術(shù)還沒有就緒。在過去的大約5年中，為了在系統(tǒng)性能上獲得驚人的提高，工程師更加專注于LVDS（低壓差分信號(hào)傳輸）。數(shù)據(jù)速率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，從而推動(dòng)適用于設(shè)備間通信的復(fù)雜串行協(xié)議被廣泛采納。這些協(xié)議包括PCI Express、InfiniBand以及XAUI（10吉比特附屬單元接口）。這些環(huán)境擁有多種多樣的數(shù)據(jù)速率和傳輸體系結(jié)構(gòu)，不過全都需要嚴(yán)格的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法。
這種要求使得諸如示波器等測(cè)試設(shè)備比以往更加重要。工程師依靠示波器來分析其串行設(shè)備設(shè)計(jì)的性能，并支持驗(yàn)證和調(diào)試工作。工程師的任務(wù)包括精確的參數(shù)測(cè)量、故障檢修以及信號(hào)完整性分析。在開發(fā)過程的后期，工程師改用示波器來為一致性測(cè)試生成眼圖顯示。
選擇示波器的工程師只考慮那些出現(xiàn)在產(chǎn)品手冊(cè)和雜志廣告的標(biāo)題中列出的技術(shù)指標(biāo)，這種情況太普遍了。在這些主要的技術(shù)指標(biāo)中，眾所周知的是帶寬、采樣率和記錄長(zhǎng)度。衡量示波器性能的這些指標(biāo)雖然很重要，但不能全面地反映示波器在日常使用中的效能。例如，帶寬值只說明示波器的大致頻率范圍，幾乎不能說明示波器可靠地檢測(cè)并捕獲快速異�，F(xiàn)象的能力。
因此，在評(píng)估示波器時(shí)，領(lǐng)會(huì)主要技術(shù)規(guī)格的言外之意是很重要的。這個(gè)忠告實(shí)際上具有兩方面的含意。首先，這是一種告誡，應(yīng)該深入分析廠商大肆宣傳的技術(shù)指標(biāo)背后所隱藏的細(xì)微差別。其次，這是一種提醒，應(yīng)該研究那些對(duì)設(shè)計(jì)師工作的效果甚至有效性有很大影響的特性，盡管那些特性與廠商最經(jīng)常在市場(chǎng)上宣傳的相比不太引人注意。
帶寬的定義與再定義
帶寬指標(biāo)理所當(dāng)然非常重要。對(duì)于提高高速串行總線體系結(jié)構(gòu)極限的設(shè)計(jì)師來說，在購買示波器時(shí)，凈帶寬一直是示波器特性的首要考慮因素。但是，帶寬本身只不過是描述儀器頻響的一個(gè)技術(shù)指標(biāo)，也就是正弦波滾降3 dB的頻率。兩臺(tái)具有相同額定帶寬的示波器對(duì)復(fù)雜波形可能具有不同的上升時(shí)間和完全不同的響應(yīng)。有沒有一個(gè)具有言外之意的、更好體現(xiàn)購買者決心的技術(shù)指標(biāo)或特性呢？這個(gè)問題的答案有兩個(gè)方面：示波器的真正上升時(shí)間性能和示波器在DSP模式下的性能。
模擬上升時(shí)間是示波器帶寬的函數(shù)。利用教課書上的公式從帶寬中簡(jiǎn)單計(jì)算上升時(shí)間是很吸引人的，這種計(jì)算也是某些公布的上升時(shí)間技術(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)。不論是否具有DSP增強(qiáng)功能，客觀測(cè)得的上升時(shí)間為測(cè)量提供了更好的基礎(chǔ)。每一位工程師都懂得上升時(shí)間響應(yīng)的重要性。權(quán)衡上升時(shí)間測(cè)量值與計(jì)算值之差異就是領(lǐng)會(huì)言外之意的一個(gè)例子。
你可以利用DSP濾波來擴(kuò)展示波器的凈帶寬，使示波器頻響平坦化，并在通道間提供更好的匹配。當(dāng)被測(cè)設(shè)備采用了高速多通道串行傳輸環(huán)境時(shí)，這些性能非常關(guān)鍵。但是，DSP會(huì)引入誤差，而這些誤差往往與實(shí)際模擬帶寬之外的頻率擴(kuò)展成正比地增加。
圖1，眼圖分析取決于示波器的主要技術(shù)指標(biāo)，例如帶寬。但是，眼圖分析還取決于時(shí)鐘恢復(fù)、探測(cè)
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