高標(biāo)準(zhǔn)示波器的實(shí)現(xiàn)

電子設(shè)計(jì)行業(yè)對(duì)速度及性能的不懈追求正不斷改變高端示波器的標(biāo)準(zhǔn)。帶寬、捕獲、分析和光信號(hào)所需要的精確度（即：測(cè)量精確度和信號(hào)完整性）已經(jīng)成為當(dāng)前最重要的因素。8月1日，泰克（Tektronix）公司全球同步發(fā)布推出4款最新 DPO/DSA70000D 系列示波器型號(hào)，這些型號(hào)產(chǎn)品在全部4個(gè)通道上提供了高達(dá)33GHz的帶寬，雙通道上實(shí)現(xiàn)了高達(dá)100GS/s的實(shí)時(shí)采樣率，上升時(shí)間為9ps的業(yè)界最高精確度的示波器，可為當(dāng)前的多個(gè)通道間的最快電信號(hào)提供業(yè)界最高水平的測(cè)量精確度。

　　1 核心模擬前端創(chuàng)新設(shè)計(jì)

　　泰克高性能示波器產(chǎn)品線市場(chǎng)經(jīng)理Davig Fink告訴記者，在DPO/DSA70000D中，有許多泰克領(lǐng)先行業(yè)獨(dú)創(chuàng)的技術(shù)，為提高DPO/DSA73304D示波器性能，泰克采用了 IBM 8HP 鍺化硅技術(shù)。這是一種 130 納米鍺化硅雙極互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（BiCMOS）工藝，利用200 GHz的FT轉(zhuǎn)換速度提供了2倍于上代產(chǎn)品的性能。

　　鍺化硅（SiGe）技術(shù)利用可靠性高且成熟的制造工藝，提供能與特殊材料（如：磷化銦（InP）和砷化鎵（GaAs））性能媲美的性能級(jí)別。與其它方案不同的是，鍺硅BiCMOS工藝提供了在一塊芯片上同時(shí)制備高速雙極性晶體管和標(biāo)準(zhǔn)CMOS的途徑，從而使一系列同時(shí)具備高集成度和極致性能的電路成為可能。正是這二者的結(jié)合，使泰克公司能夠在長(zhǎng)達(dá)十多年的時(shí)間內(nèi)持續(xù)且可靠地提供功能豐富的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　Davig Fink說(shuō)，在DPO/DSA73304D模擬前端中，采用了鍺化硅 BiCMOS工藝，該前端為33GHz、100 GS/s。該芯片包含2個(gè)通道（2 塊小芯片）的前置放大器及一個(gè)100 GS/s的跟蹤/保持集成電路（IC）（large die）。泰克公司通過(guò)將前置放大器和采樣/保持功能集成于單一封裝中，提高通道間的匹配能力，減少由其他示波器中使用的獨(dú)立采樣/保持電路和ADC器件引起的交叉失真。一般情況下，減少所需的組件和接口數(shù)量可減少噪音和計(jì)時(shí)的不確定性，從而提高了ENOB性能。

　　“我們?yōu)榇朔N前端設(shè)計(jì)提供的另一項(xiàng)創(chuàng)新是大偏移范圍和終端性能。通過(guò)前置放大器芯片上的分離路徑輸入結(jié)構(gòu)和多芯片模塊上的AC接地端接電阻器，從而實(shí)現(xiàn)了此種性能。該性能可以更加輕松地對(duì)大型直流偏置或直流偏置終端信號(hào)做出準(zhǔn)確的測(cè)量，”Davig Fink表示，“我們會(huì)繼續(xù)走創(chuàng)新之路，采用8HP鍺化硅技術(shù)實(shí)現(xiàn)領(lǐng)先的ASIC設(shè)計(jì)，可提供更卓越的精準(zhǔn)水平。”

　　由于實(shí)現(xiàn)了向8HP的轉(zhuǎn)換，DPO/DSA73304D示波器可以提供卓越的信號(hào)采集性能和分析能力。它幫助設(shè)計(jì)人員利用全部四通道前所未有的捕獲功能夠捕捉實(shí)時(shí)信號(hào)，并且利用業(yè)界最高的波形捕獲能力捕獲更多信號(hào)細(xì)節(jié)。利用一套工具集（為提供更快的設(shè)計(jì)和一致性測(cè)試而設(shè)計(jì)）實(shí)現(xiàn)設(shè)置、高速串行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的捕獲及分析的自動(dòng)化。該示波器主要性能還包括：

　　●雙通道高達(dá) 33 GHz 和 100 GS / s，所有四通道 > 20 GHz 和 50 GS / s。

　　●小于9 ps的上升時(shí)間（通常為 20/80）。

　　●低于 0.56% 的垂直噪聲，≥5.5 的有效位數(shù)。

　　●30 多個(gè)可定制特殊應(yīng)用軟件分析包。

　　2 高精確度和強(qiáng)大的捕獲能力

　　新型 DPO/DSA73304D 平臺(tái)兼?zhèn)錁I(yè)界領(lǐng)先的實(shí)時(shí)示波器信號(hào)完整性和計(jì)時(shí)精度，使用戶能夠更準(zhǔn)確和更有把握地完成他們的設(shè)計(jì)。Davig Fink表示，DPO/DSA73304D還可以幫助設(shè)計(jì)工程師完成以下工作：

　　●利用業(yè)界最精準(zhǔn)的捕獲系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)感興趣的重要信號(hào)，此類(lèi)捕獲系統(tǒng)的特征是采用了在示波器和探頭中使用的可靠鍺化硅技術(shù)。

　　●使用市場(chǎng)上最佳綜合觸發(fā)系統(tǒng)，捕獲高速信號(hào)評(píng)估所需的精確的信號(hào)事件。

　　●利用高采樣率搜尋記錄，以確定關(guān)鍵事件/錯(cuò)誤，用于系統(tǒng)驗(yàn)證。

　　●利用 30 + GHz 示波器中最高信號(hào)與嗓音的比值，快速分析關(guān)鍵測(cè)量結(jié)果。它能夠提供高靈敏度、低噪聲的測(cè)量結(jié)果，這樣的結(jié)果為高速光纖的準(zhǔn)確定性及能源和串行數(shù)據(jù)測(cè)量的執(zhí)行提供依據(jù)。

　　尖端軟件與 DPO/DSA70000 系列平臺(tái)上用戶界面工具相互結(jié)合，為復(fù)雜測(cè)量方案（包括調(diào)試/分析）提供了最短的快速響應(yīng)時(shí)間。DPO/DSA73304D 通過(guò)結(jié)合高帶寬、高采樣率和快速上升時(shí)間，可為當(dāng)今最高的信號(hào)完整性測(cè)量要求而特別進(jìn)行量身定做。Davig Fink強(qiáng)調(diào)，最新33 GHz 的泰克示波器使得設(shè)計(jì)者可以通過(guò)誤碼率來(lái)了解高級(jí)調(diào)制技術(shù)的效果，甚至在速度繼續(xù)增加時(shí)也同樣適用。