選擇合適的示波器進(jìn)行高速電路調試和驗證

在調試中，工作效率除了體現在快速發(fā)現問(wèn)題、準確定位問(wèn)題和精確測量外，儀器的易用性也十分重要?，F代示波器的功能越來(lái)越豐富，性能也日益強大，其操作也變得越來(lái)越復雜。為了讓調試人員專(zhuān)注于設計本身而不是測試儀器，DPO專(zhuān)門(mén)設計了用戶(hù)自定義操作界面的MyScope（我的示波器）和Windows風(fēng)格的鼠標右鍵彈出菜單功能。MyScope使示波器操作人員可以根據自己的使用風(fēng)格和操作習慣，自由地將操作按鈕組合成自己需要的操作界面。這樣，MyScope操作面板可只包含用戶(hù)需要的按鈕，而其它不用的功能可以被完全忽略掉——于是用戶(hù)將不再在眾多復雜的菜單列表里尋找自己需要的功能——只要簡(jiǎn)單地打開(kāi)“我的示波器”操作界面即可。更加簡(jiǎn)便的是，MyScope的自定義過(guò)程是完全的圖形界面操作，您無(wú)須編寫(xiě)script，使用鼠標拖拽即可。

鼠標右鍵的彈出菜單，是用戶(hù)操作時(shí)，可以在顯示界面的特定位置（如測量結果、采集狀態(tài)、通道標號、觸發(fā)方式等等）上點(diǎn)擊鼠標右鍵，即有與該位置所指示的參數相關(guān)的設置菜單彈出。熟悉 Windows風(fēng)格的用戶(hù)可以使用這一功能，幾乎只用一只鼠標就可以完成所有的示波器操作，效率倍增。

從以上幾點(diǎn)我們可以看到：采用 DPX技術(shù)的DPO平臺示波器和傳統示波器相比，快速采集能夠最快最可靠地發(fā)現問(wèn)題；Pinpoint硬件實(shí)時(shí)觸發(fā)系統能夠更精確地定位問(wèn)題；FastFrame快采、自動(dòng)測量、數學(xué)運算、FIR濾波器等功能可以從各種角度分析問(wèn)題；同時(shí)，MyScope、鼠標右鍵彈出菜單等可以提高操作效率，降低工作復雜程度。這些都讓DPO數字熒光示波器成為當今業(yè)界功能最強大、效率最高、分析能力最強的調試工具。

下一章中，我們將介紹使用DPO數字熒光示波器進(jìn)行信號的驗證。

第三章 使用實(shí)時(shí)數字熒光示波器進(jìn)行驗證——捕獲和分析

驗證（Verification），就是測試設計是否和它對應的各種標準（行業(yè)標準或者自定義標準）相符，以及有多少冗余量。驗證和調試，是示波器的主要用途。

在使用示波器進(jìn)行調試時(shí)，我們關(guān)心的主要指標是：

波形捕獲率——決定儀器能夠多快發(fā)現故障

觸發(fā)系統——決定儀器能夠多精確地定位故障

分析能力——決定儀器能夠從波形里提取出多少有用信息。

而在使用示波器進(jìn)行驗證時(shí)，我們更關(guān)心的指標是：信號保真度——決定采集的樣點(diǎn)是否能夠真實(shí)反映信號特性；采樣率和內存深度——決定單次捕獲可以以多快的速度以及抓取多少樣點(diǎn)供驗證測試；分析工具——決定深入分析的程度和準確性。

信號保真度是一個(gè)比較復雜的問(wèn)題，涵蓋了示波器的帶寬、采樣率、內插、抖動(dòng)噪底、本底噪聲、時(shí)間測量精度、探頭系統等多個(gè)方面。業(yè)界對此的討論很多，也有很多相關(guān)文章，所以本文不再做詳細分析，只強調示波器的頻率響應對驗證的影響。

頻率響應，在示波器指標上反映為帶寬和上升時(shí)間。帶寬表征的是示波器的穩態(tài)響應能力，而上升時(shí)間是瞬態(tài)相應。經(jīng)驗上，帶寬和上升時(shí)間（10～90％）的乘積是一個(gè)常數，這個(gè)常數和示波器的放大器模型有關(guān)。如高斯響應的放大器模型，這個(gè)常數是0.35；而高性能的示波器放大器模型比較復雜，該常數一會(huì )在 0.4~0.55之間。當然，從用戶(hù)的角度看，這個(gè)常數應該越小越好：常數越小，則表示相同的帶寬（穩態(tài)響應）下，該示波器的上升時(shí)間更快，也就是說(shuō)瞬態(tài)響應更好；而上升時(shí)間一樣的情況下，乘積小的示波器需要的帶寬會(huì )相對低一些——而對示波器，帶寬和價(jià)格是正比的，也就是說(shuō)乘積小的示波器性?xún)r(jià)比更高。

我們驗證測試對象一般都是脈沖（非正弦）信號，如通信信號、串行總線(xiàn)信號、高速脈沖信號、調制信號等等，所以示波器的瞬態(tài)響應相比起來(lái)更加重要。泰克DPO示波器在相同帶寬下，能提供最快的上升時(shí)間，對于瞬態(tài)信號的測試非常有幫助。

另外一方面，高帶寬示波器的不同設計結構，也會(huì )影響到驗證測試的正確性、精度和速度：

近幾年示波器帶寬不斷高速提升，如何在提升帶寬的同時(shí)，保證帶內幅度響應的平坦和相位響應的線(xiàn)性，成了一個(gè)重要的問(wèn)題。有經(jīng)驗的工程師都知道，要完全從硬件入手，是不可能得到理想的平坦幅度響應和線(xiàn)性相位響應的。所以在高性能示波器的放大器技術(shù)中，各大示波器生產(chǎn)商都在使用軟件提升帶寬和優(yōu)化響應的DSP技術(shù)。DSP技術(shù)的使用，確實(shí)能得到比較理想的幅度和相位響應，但是它并不是有利無(wú)害的。下圖是示波器對階躍信號的響應，藍色為完全的模擬響應，而紅色是 DSP處理后的響應。

DSP 提升、修正幅度和相位響應后，示波器可以更加精確地測量上升時(shí)間、眼圖冗余等指標，有利于對數字通信信號、計算機總線(xiàn)信號等的驗證測試。但是從紅色的波形可以看到：虛線(xiàn)框部分，我們叫做“預過(guò)沖”，是一種不存在于現實(shí)信號中“假波形”，是由DSP處理產(chǎn)生出來(lái)的失真——對于階躍信號來(lái)說(shuō)，沒(méi)有理由當上升能量還沒(méi)有產(chǎn)生時(shí)，波形就開(kāi)始振蕩。所以當使用示波器測量高速脈沖、激光脈沖或類(lèi)似信號時(shí)，DSP的處理就不再是測試人員期望的了——失真的波形錯誤指示了各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的物理行為。

當然，DSP還有其它一些問(wèn)題，如過(guò)驅動(dòng)的信號的錯誤顯示、較低的數據吞吐速度、DSP之前的原始數據無(wú)法導出等。所以當用戶(hù)需要觀(guān)測過(guò)驅動(dòng)信號（如脈沖頂端的過(guò)沖細節）、需要使用示波器采集的原始數據做自定義分析（如激光脈沖測量）或者需要較高的處理速度時(shí)，都要求示波器不使用DSP功能。

泰克在所有2.5GHz帶寬以上的DPO中都使用了DSP的頻響修正和通道匹配功能，DPO72004還有DSP的帶寬提升功能。但是泰克公司也深知DSP功能的利弊，所以在其它公司“悄悄”使用DSP功能時(shí)，泰克唯一讓用戶(hù)有了“知情權”和“控制權”，即用戶(hù)可以知道示波器是否正在使用DSP功能，同時(shí)還可以根據需要打開(kāi)或者關(guān)閉DSP提升功能。這樣，如進(jìn)行需要示波器原始采集數據的脈沖測試，用戶(hù)可以選擇關(guān)閉DSP功能；而進(jìn)行串行信號一致性測試時(shí)，泰克建議可以打開(kāi)DSP功能。