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【泰有聊】技术篇-连载第一篇:示波器“芯”升级

日期:2018-08-10 15:41 作者:泰克科技

泰克公司作为世界领先的示波器品牌,一直坚持创新,帮助工程师提供更方便、更快速和更准确的测试测量设备。TEK049和TEK061就是泰克公司为中端示波器研发的最新研发的ASIC,两颗全新的ASIC芯片在泰克最新发布的混合信号示波器MSO6示波器上的使用,重新定义了中端示波器的新标杆。
混合信号示波器MSO6具有高达12位的ADC,在高分辨率模式下,分辨率可达16位。同时,由于采用了新型低噪声前端放大芯片-TEK061, 大大降低了噪声,在1mv/div(1GHz带宽)时,示波器本底噪声实测值(RMS)只有54.8uV, 远远低于市场同类示波器,提高了微小信号测量的准确度,为设计开发者提供了准确可信的结果。

Q:为什么说MSO6重新定义了中端示波器?

A:一直以来,在仪器行业通常将2GHz带宽以内的产品定位成中端示波器。而中端市场又是使用者最多的人群,是所有仪器厂商重点关注的地方。然而由于中端市场的信号测试要求不高,市场的同质化非常严重,少有真正的技术创新。另外,随着当前信号速率的越来越高,高速信号比如DDR,USB,MIPI等越来越广泛的应用,对带宽的需要也增加到8GHz带宽。而泰克公司创新的TEK049平台的推出就是为中端市场的工程师们量身定制,在继承了泰克示波器原有的优势基础上,全面提高了示波器的技术水平,实现了12bits的高AD分辨率,54.8uV的超低噪声,采样率也创新没有使用行业通用的Interleave方式,真正全通道25GS/s采样率。所以说MSO6重新定义了中端示波器。行业中端示波器对比,请点链接https://www.tek.com.cn/oscilloscope/6-series-mso-mixed-signal-oscilloscope

Q:全新的ASIC有哪些技术亮点?

A:TEK049 ASIC把多个ASIC中实现的功能融合到一个芯片中,包括数模转换器、解复用器、触发功能和逻辑分析功能。这实现了高采样率、高垂直分辨率,模拟通道和数字通道实现了完全相同的采样速度,同时实现了FlexChannel技术。TEK061 ASIC是一种前置放大器,使6系列MSO实现了突破性的低噪声性能,它还在信号路径中包含第一个增益设置。TEK061用于高带宽50欧姆输入路径上。

典型示波器的信号路径相当复杂,因为信号必须通过各种元件,包括放大器、继电器、滤波器、ADC 等,然后才能处理并显示信号。

TEK049 团队重新构思了这条信号路径,包括模数转换器、解复用器、触发功能和逻辑分析功能。这实现了高采样率、高垂直分辨率,模拟通道和数字通道实现了完全相同的采样速度,同时实现了FlexChannel技术。而且,TEK049紧密地整合模拟通道和数字通道,既支持实时信号处理,又能够实现业内第一个FlexChannel 输入,既可以作为一条模拟通道运行,也可以作为八条数字通道运行。

Q:这一仪器是否有专门的特定应用?

答:6系列MSO有一些专门针对的主要应用,主要分为两大类。

1)在采用GHz时钟和高速串行总线的系统中进行嵌入式设计调试和排障,包括汽车类的应用,如汽车以太网、MIPI D-PHY (显示器和摄像机接口)和DDR3嵌入式内存,这些总线的速度都在几GHz范围内。这要求测量仪器的速度要远远快于汽车设计工程师习惯的速度(过去的CAN、LIN、FlexRay总线)。他们现在必须了解时钟抖动及对系统性能的相关影响。6系列 MSO提供了内置抖动分析,在全部4条通道上支持25GS/s采样率,能够采集和查看最多4个高速信号。它可以表征DDR3之类的内存总线,其中一条通道是时钟,另一条通道是数据。表征整个系统的速度要远远快于只为设计人员提供两条全带宽通道。

2)现代电子要求为ASIC和FPGA器件提供干净的功率。测量DC电源轨道提供功率和诊断任何接口,对设计工程师来说是一项关键任务。为此,您需要低噪声测量系统,能够从仪器噪声中解析出精细的信号细节,6系列MSO在这方面做得特别好。再加上6系列MSO的高分辨率垂直精度,现在设计人员不仅可以查看信号细节,还可以准确地测量这些信号细节。

3)

Q:6系列MSO上采取了哪些措施来降低噪声?

A:噪声是所有示波器一项不受欢迎的特性,尤其是存在于示波器前端的噪声。如何降低噪声,提高测量精度一直是泰克追求的。TEK061是泰克公司最新研发的低噪声前端放大芯片。该芯片大幅降低了示波器的本底噪声,提高了测试精度,尤其针对低电平信号测量时,下图是在5mV/div时,MSO6的本底噪声RMS只有55.74uV。

TEK061/049 ASIC创新平台树立了中端示波器新标杆,全新MSO 6示波器把中档示波器的性能标杆提升到8 GHz,在全部4条通道上同时实现了25 GS/s采样率,在同类示波器中创下了业界第一,满足了开发更快速、更复杂的嵌入系统的设计人员需求。由于在所有通道上实现了25 GS/s的采样率,设计人员现在可以准确地一次查看最多四个高速信号,与使用一台仪器在不同通道之间共享采样系统的仪器相比,降低了全面表征设计所用的时间。