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示波器有時被稱為"電子工程師的改錐"，說明它是用于各種不同任務的基本工具。過去您可以用一把一字頭改錐擰各種螺絲。而在今天的世界中，十字頭、內六方和花鍵改錐都很普通，一字頭改錐不再能包打天下。 示波器也與工程師的改錐所面臨的情況相同。"美好往日"的傳統數字存儲示波器（DSO）已難以，或不可能滿足今天硬件開發工程師專門化的要求。今天的工程師一般要求示波器： 要能用更多通道觀察用于控制系統的所有信號 用更高帶寬跟上存儲器和處理器技術進步 對串行數據的捕獲需要跨整個時間范圍的持續采樣速度 用觸發隔離關鍵信息 高分辨率顯示清楚示出關鍵信號細節 可捕獲罕有事件的高速顯示系統 不同工作小組間共享信息的連通能力 本文集中講述前三項需要──更多的通道，更高的帶寬和持續采樣（要了多了解示波器顯示，請參看Agilent應用指南1552示波器顯示質量對發現信號異常能力的影響，出版物號5989-2003和應用指南1551改進您捕獲難解事件的能力：為什么示波器的波形更新率極為重要，出版物號5989-2002。） 變化的通道數要求 當電路由分立元件組成時，傳統示波器是非常有力的查錯工具。我們在圖1中看到一個由運算放大器和分立元件構成的濾波器。通過比較輸入和輸出信號，傳統雙通道示波器能完全表征該濾波器的工作。 隨著數字技術應用的日益普及，對測量的要求也發生著變化。在電子設備轉向數字體系結構的同時，設備的性能在提高，而價格卻在降低。雖然仍能用簡單的雙通道示波器評估圖2中的濾波器，但如果系統有問題，傳統示波器將不能提供解決問題所必須的洞察能力。 8條數據線把輸入送至數字信號處理器（DSP），并需要監視DSP的8條輸出線，以確定DSP是否在接收正確信息；而雙通道示波器沒有應對這項任務的足夠通道數。在這一簡單例子中，我們看到傳統示波器就像老式改錐一樣，已經不敷使用了。圖3表明混合信號示波器通過顯示至DSP的8條數據線，以及輸入和輸出模擬信號，能為您提供對問題的額外洞察能力。 在這一例子中，輸入信號（最上的黃色跡線）和輸出信號（第二條紫色跡線）與驅動DSP的8條數據線在時間上是對準的。應注意數據相對位置如何指示輸入信號的形狀。 變化的帶寬要求 PC技術的迅速發展對工程師開發非計算應用的嵌入式系統產生極為重要的影響。在各式各樣的數字硬件設計中，工程師當前所采用的技術是復雜和昂貴的。這一趨勢已產生對"工程師改錐"新的要求，而幾年前尚無人提及這些要求。由于接納PC技術進步，工程師需要能調試串行數據總線，因而需要增加示波器帶寬。增加帶寬的需要受到嵌入式處理器存儲器系統增加速度的驅動。例如幾年前僅能在最高性能計算機系統中看到的200MHzSDRAM存儲器系統，現在已用到嵌入式系統中。 圖4是EmbeddedSystemsProgramming和 EE Times在2004年度嵌入式市場調查中，所報告嵌入式系統使用存儲器的情況。由圖中的數據分布可看到與系統中所使用主處理器的情況極為吻合。工程師設計8bit和16bit處理器基系統時使用511k或更低的存儲器。在設計32bit處理器基或FPGA基系統時使用32M或更高的存儲器。 為查找這些大存儲器故障，工程師需要有帶寬高于500MHz的示波器。200MHz時鐘將超出500MHz示波器的波形良好復現范圍。按照老的經驗法則，示波器帶寬只有比所測信號的基頻高4倍，才能保持波形的真實性。因此為精確測量200MHz時鐘的當前SDRAM技術，工程師需要用800MHz帶寬的示波器。 對持續采樣速度的要求 這些更高系統所使用的串行數據通信技術也源于PC技術。之所以采用串行總線，是因為它們已在PC世界中得到驗證，并導致價格的下降。圖5表明超過70%的嵌入式系統開發者會考慮采用，或已經采用某種類型的串行總線，把它作為系統部件間的接口。 為觀察這些串行總線設計中的關鍵信息流，工程師需要看到更寬的時間跨度。此外，用戶還需要能隔離感興趣的特定事件，這就要求有在串行數據流量中特定地址和數據上的觸發能力。 傳統淺存儲器DSO可能具有捕獲這些信號的帶寬，但為觀察整個數據包調整設置時，這些示波器不能保持其采樣速度。圖6是作為掃描速度函數的TektronixTDS3054B示波器和AgilentDSO6054A示波器的采樣速度圖。 隨掃描速度增加而下降的采樣速度直接影響示波器精確顯示包含串行數據包信息的能力。必須以10us/div捕獲10Base-TLAN總線信號，由于淺存儲器示波器為欠采樣，因此不能提供信號內容的詳細信息。更高速度的PCI總線要求1us/div的掃描速度，所以如上所示的TDS3052示波器不能捕獲該總線信號，即使它有更高基本采樣速度的優點。 結論 與上一代工程師相比，今天的硬件開發工程師需要用更高的帶寬跟上存儲器和處理器技術的進步；用更多的通道觀察用以控制系統的所有信號；以及為捕獲串行數據而需要跨寬時間范圍的持續采樣速度。 Agilent新的6000系列示波器所提供的帶寬能對FPGA基和32bit基系統中的高速信號進行精確觀察。這些示波器的MSO版提供觸發和觀察嵌入式系統復雜工作的附加通道。由于有高達8Mpts的存儲器深度，因此這些示波器能捕獲和分析這類系統中的串行總線。 |
