當紅小生—混合信號示波器

　　混合信號的時(shí)代

　　上世紀60年代之前的電子技術(shù)屬于模擬時(shí)代，然后隨著(zhù)半導體技術(shù)的發(fā)展開(kāi)始逐步邁入數字時(shí)代，現在電子技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)全新的時(shí)代——數字信號與模擬信號緊密結合的混合信號時(shí)代。

　　二十一世紀90年代以來(lái)，信息產(chǎn)業(yè)在其內核集成電路(IC)的簇擁下獲得了高速發(fā)展。深亞微米技術(shù)的發(fā)展，促使芯片設計與制造由分離IC向SoC轉變?；旌闲盘栐O計可以減少成本、電路尺寸和外形，并提供更好的功能。進(jìn)入90年代中后期，具有極大市場(chǎng)而更新?lián)Q代很快的無(wú)線(xiàn)通信及多媒體消費電子類(lèi)為代表的信息產(chǎn)品給了混合信號集成電路(mixed-signal IC)的發(fā)展提供了強勁動(dòng)力。早期的SoC源于數字ASIC設計，其主要部件包括處理器、存儲器、外部接口和相應的嵌入式軟件。而混合信號SoC的發(fā)展動(dòng)力主要來(lái)源于一些需要體積小、功能強、性能高的諸如移動(dòng)類(lèi)消費IC。與早期的SoC的差別在于：混合信號SoC芯片內除常規的數字系統外還包含了復雜的模擬混合電路。這是完整意義上的系統集成技術(shù)，已成為IC設計者所關(guān)注的重要目標?？梢哉f(shuō)未來(lái)的大型SoC芯片大部分將是模擬與數字信號并存的混合信號系統，并且將成為半導體技術(shù)的主流。

　　隨著(zhù)具有混合信號功能的芯片越來(lái)越多地出現在人們的生活中。通訊領(lǐng)域的MODEM(如ADSL)，CODEC和飛速發(fā)展的手機芯片，視頻處理器領(lǐng)域的MPEG、DVD芯片，都是具有混合信號功能的芯片，其特點(diǎn)是處理速度高、覆蓋的頻率范圍寬，芯片的升級換代周期日益縮短。這就要求測試儀器具有更高的性能和更寬的頻帶范圍，而且需要靈活的架構來(lái)應對不斷升級的芯片測試需求，以便有效降低新器件的測試成本。此外，混合信號芯片種類(lèi)繁多，各種具有混合信號的芯片已經(jīng)廣泛運用到生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，而不同的應用領(lǐng)域，其工作的頻率和所要求的精度也各不相同，這就要求在對混合信號進(jìn)行測試時(shí)，抓住其共性來(lái)提出測試方案。

　　示波器的演進(jìn)

　　示波器是電子工程師觀(guān)測信號最常用的工具，幾乎每一位電子工程師的工作臺上都應該有一臺適合自己的示波器，應對混合信號測試最好有能夠測試混合信號的單臺示波器。

　　20世紀40年代是電子示波器興起的時(shí)代，雷達和電視的開(kāi)發(fā)需要性能良好的波形觀(guān)察工具，帶寬100MHz的同步示波器開(kāi)發(fā)成功，這是近代示波器的基礎。隨著(zhù)半導體和電子計算機的問(wèn)世，60年代美國、日本、英國、法國在電子示波器開(kāi)發(fā)方面各有不同的貢獻，出現帶寬 6GHz的取樣示波器、帶寬6GHz的多功能插件式示波器，標志著(zhù)當時(shí)科學(xué)技術(shù)的高水平，為測試數字電路又增添邏輯示波器和數字波形記錄器。模擬示波器從此沒(méi)有更大的進(jìn)展，開(kāi)始讓位于數字示波器。

　　模擬示波器要提高帶寬，需要示波管、垂直放大和水平掃描全面推進(jìn)，數字示波器要改善帶寬只需要提高前端的A/D轉換器的性能，對示波管和掃描電路沒(méi)有特殊要求，加上數字示波管能充分利用記憶、存儲和處理，以及多種觸發(fā)和超前觸發(fā)能力。20世紀80年代數字示波器(DSO)異軍突起，在技術(shù)和市場(chǎng)的雙重推動(dòng)下，模擬示波器從前臺退到后臺，數字示波器成為主流。

　　上世紀90年代誕生的混合信號示波器(MSO)是將DSO和模擬示波器或邏輯分析儀或數字萬(wàn)用表(DMM)等兩、三種儀器有機組合在同一機箱中的混合型儀器，它集成了多臺儀器的功能和優(yōu)點(diǎn)，以此滿(mǎn)足用戶(hù)的更多更高的測試要求。 第一個(gè)將MSO作為產(chǎn)品名稱(chēng)前綴的是安捷倫(Agilent)1996年的54645D，而當時(shí)泰克也擁有一些典型的組合型示波器。

　　MSO的崛起

　　混合信號示波器從1996年開(kāi)始正式出現名稱(chēng)之后，發(fā)展一直處于不溫不火的狀態(tài)，一方面因為市場(chǎng)對這個(gè)新產(chǎn)品的整體接受程度不高，另一方面則是當時(shí)的數字示波器已經(jīng)基本滿(mǎn)足大部分測試的需求，混合信號開(kāi)發(fā)的測試需求還不夠旺盛。此外由于市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有公開(kāi)競爭對手，安捷倫也未在混合信號示波器產(chǎn)品的后續開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品規劃上投入過(guò)多精力，許多先進(jìn)的示波器功能未能在混合信號示波器上體現，進(jìn)一步拉開(kāi)混合信號示波器和數字示波器的技術(shù)差距。