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本文作者Gina Bonini是Tektronix全球嵌入式系統技術營銷經理。她曾任職產品設計、產品營銷、業務和市場開發等崗位，在各種測試測量崗位有15年以上的豐 富經驗。她在加利福尼亞大學伯克利分校獲得了化學工程學士學位，后又在斯坦福大學獲得了電機工程碩士學位。
前些日子，我收到一份咨詢數字示波器原理的請求。一位名叫埃德的彬彬紳士剛剛購買了他生平第一臺數字示波器，并正為學習數字示波器的基本操作而四處尋求幫助。大家明白了吧，埃德是一位老派的泰克示波器用戶。他悲嘆自己雖然擁有兩臺“中意的”泰克示波器，“卻無奈它們均已過時。誠如您所知，產品永遠在不斷地更新換代……”。他的一個應用程序要求必須捕獲波形以供分析之用。如此簡單的一個需求卻迫使他最終選擇升級到基礎款數字示波器。
在與埃德的交談中有一點令我印象深刻：僅僅是捕獲數據這樣簡單的要求，他就不得不買一臺新的示波器。這不禁令我好奇起來——數字示波器的問世是在何時？數字示波器在上世紀90年代初面世時，模擬示波器在一段時間內依舊是這一市場的主流產品。就在不久之前，一名工程師還必須將示波器某一屏幕的內容打印出來，以捕獲所發生的情況。您無法保存波形，以便日后加載，進行更多的分析和比較，亦無法將波形數據轉移到自己的電腦桌面用于分析。唯一的解決辦法就只能打印成圖片。如今，即便是最廉價的通用數字示波器，在其前端都設計有可輕松保存屏幕截圖和波形的USB接口。
當然，第一批數字示波器問世時，就已經能夠進行數據捕獲了。然而，我們這些身處測試測量行業的人無疑都已經聽膩了關于熒光顯示屏匱乏這樣的抱怨。許多數字設計工程師都感覺自己的工作因示波器對信號變化監控不力而受到阻礙。他們懷念模擬示波器熒光顯示屏那種獨特的余輝特性，因為這種特性可以向他們呈現信號是如何隨著時間變化而變化的（參見圖 1）。此外，他們亦懷念模擬示波器熒光顯示屏那種“鮮明”或者快速更新率，使他們甚至可以看到不斷快速變化的信號細節。
圖1: 經典的模擬示波器，配有“讓人懷念”的熒光顯示屏。
自從以數字熒光顯示屏為代表的技術創新在這一行業逐漸發展起來，并對上述問題做出回應之后，模擬示波器僅存的這點優勢也蕩然無存了。通過數字熒光顯示屏，波形以疊加覆蓋的方式先后呈現，也就是說頻繁復現的波形變得更加“厚重”，就如陰極射線管上的熒光粉那樣。這意味著工程師能觀察到信號是如何變化的——它加回了強度維度。
圖2：數字熒光技術促成快速波形捕獲率和實時強度分級。
但當模擬示波器技術已趨于成熟的時候，數字示波器技術才剛剛起步。比如，通過在機器前端添加快速采集系統，如今的數字示波器每秒能捕獲30多萬個波形，相比最快速的模擬示波器，能提供明顯更快的更新率。此外，增加彩色編碼“熱度圖”顯示屏（參見圖3）之后，較之于使用老式模擬示波器，工程師可以更快地發現問題——此外，當然還能更快地捕獲問題以供分析之用。
圖3: 通過顏色分級，出現的波形頻率被賦予不同的顏色，這樣工程師能夠迅速看到設計中的問題所在。
伴隨向數字化的過渡，如今的示波器還能提供更為高級的觸發功能。就在不久之前，基礎款示波器上唯一的觸發項還只是一個邊沿觸發器。而如今，基礎款示波器就能提供諸如脈沖寬度、運行時間、上升時間和邏輯等高級觸發器。我們甚至可以買到價格在3,000美元以內的示波器，這類示波器可以提供用于特定串行信息包和并行總線數據的觸發器，還能建立/保持違例情況。就性能示波器這一類而言，您會發現觸發器類型組合超過1,400個。
自動測量是數字化的另一大優點。由于所有波形數據以比特形式呈現，在按下按鈕的瞬間，示波器能夠重復并準確地進行復雜的測量工作。借助油性筆和“目測”在示波器顯示屏上進行劃分，并藉此決定脈沖寬度或轉換率的日子已一去不復返了。
在過去幾年間，我們還目睹了平價示波器的誕生。這類示波器可以提供信號可視化技術以及更多的高級功能，但從價格角度來看，卻比傳統的性能示波器便宜許多。由于超過60%的示波器用戶使用的都是串行總線，當今的工程師常常需要盯著長長的數據流以確認其通信總線的完整性，同時亦需要觀察其系統不同部件之間的互動情況。鑒于手動分析串行數據的難度，許多工作臺示波器可以提供普通串行總線的解碼，與此同時，還具備觸發特定信息包或字節內容的功能。
當我回顧通用示波器演變的這15年時，不禁驚嘆于如今技術所達到的高度。透過示波器，我們能見證推動電子設備向下一代升級的所有趨勢：將多種功能集于一個儀器之中；通過IC集成，將所有功能集于同等規格或甚至更小的程序包中；通過數字化實現更高級別的性能；總體上創造更高的價值。
當您將目光投向自己的示波器時，您有何感想？是時候升級了吧？ |
發表于 2010-11-3 17:17:23
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