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故障獵人、實(shí)時(shí)頻譜分析，是德科技全新MXR系列8合1示波器助力工程師加速電路設(shè)計(jì)

2020-06-09 07:47:38 EETOP

點(diǎn)擊關(guān)注->創(chuàng)芯網(wǎng)公眾號(hào)，后臺(tái)告知EETOP論壇用戶名，獎(jiǎng)勵(lì)200信元

隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、WiFi6等新興技術(shù)的發(fā)展及日益趨向成熟并走向市場(chǎng)化產(chǎn)品化，終端系統(tǒng)在數(shù)字化和智能化的同時(shí)也在無(wú)線化，因此時(shí)域和頻域交叉測(cè)試的場(chǎng)合也日益普遍。面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的新困境，工程師們急需一款價(jià)位適中、準(zhǔn)確、可重復(fù)測(cè)量的多通道測(cè)量儀器，提供可從時(shí)域分析向其它領(lǐng)域延伸的工作環(huán)境，以幫助他們快速、高質(zhì)量的完成產(chǎn)品的調(diào)試和驗(yàn)證，加速產(chǎn)品推向市場(chǎng)的速度。為應(yīng)對(duì)當(dāng)今產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)，2020年5月，是德科技推出首款具有8個(gè)模擬通道和16個(gè)數(shù)字通道的全新中端示波器MXR系列示波器。該款示波器具有業(yè)界難得的全天候10bitADC，即所有帶寬、所有型號(hào)，全部通道工作時(shí)均支持 10bitADC。

是德科技(中國(guó))有限公司大中華區(qū)市場(chǎng)總經(jīng)理鄭紀(jì)峰表示：“Keysight推出數(shù)字示波器已經(jīng)很多年了，尤其是在高端示波器這個(gè)領(lǐng)域一直占據(jù)著一個(gè)非常有利的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位。此次推出的全新中高端的MXR示波器，集合了 InfiniiVision 系列的高波形捕獲率，S 系列優(yōu)異的前端設(shè)計(jì)、UXR系列高速波形處理專用芯片。可以更好的幫助客戶降低測(cè)試流程的復(fù)雜性。”

鄭紀(jì)峰，是德科技（中國(guó)）有限公司大中華區(qū)市場(chǎng)總經(jīng)理

據(jù)介紹，MXR示波器傳承自是德科技S系列示波器的優(yōu)異前端，提供及低的本底噪聲和抖動(dòng)。6GHz 帶寬 50mV/Div 時(shí)，本底噪聲僅為 971uV，是業(yè)界同類產(chǎn)品的 80%, 同時(shí)還具有超低的100fs 量級(jí)的本底抖動(dòng)和 500fs 觸發(fā)抖動(dòng)。此外，MXR 還繼承了 UXR 系列超高端產(chǎn)品上的專用集成電路，提供了硬件加速的實(shí)時(shí)測(cè)量和分析功能，大幅提高了眼圖測(cè)試和 FFT 運(yùn)算等速度。

面對(duì)痛點(diǎn)，整合需求

隨著5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、WiFi6、云計(jì)算等新興技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品設(shè)計(jì)都集成了天線、射頻、數(shù)字甚至光信號(hào)，由此帶來(lái)的產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)調(diào)試技術(shù)的要求也越來(lái)越高。是德科技（中國(guó)）有限公司大中華區(qū)汽車與新能源測(cè)試方案市場(chǎng)經(jīng)理杜吉偉分享表示：“當(dāng)今產(chǎn)品的電路設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)調(diào)試技術(shù)的要求越來(lái)越高：DDR內(nèi)存、電源完整性驗(yàn)證、物聯(lián)網(wǎng)，復(fù)雜信號(hào)間的互動(dòng)測(cè)試，需要示波器同時(shí)支持8個(gè)通道，并且?guī)挸^(guò)2GHz,甚至達(dá)到6GHz”。

杜吉偉，是德科技（中國(guó)）有限公司大中華區(qū)汽車與新能源測(cè)試方案市場(chǎng)經(jīng)理

具體，比如，一個(gè)DDR內(nèi)存的嵌入式電路，里面就有多種直流電源軌：5V 、3.3V 、2.0V、1.8V、 1.2V、 1.1V等，每一種電源軌都有多個(gè)存在，他們的上電順序和掉電順序往往是有嚴(yán)格要求的。除電源上電和掉電序列測(cè)試外，工程師還要驗(yàn)證電源完整性的設(shè)計(jì)，而電源完整性設(shè)計(jì)要考慮周邊高速數(shù)字總線甚至無(wú)線和射頻信號(hào)的干擾，具體來(lái)說(shuō)，不僅有像 USB 、以太網(wǎng)、MIPI 這些高速數(shù)字信號(hào)，同時(shí)里面還會(huì)有一些 WiFi、Bluetooth等無(wú)線信號(hào)，此外還可能會(huì)有最新的5G （Sub-6G）等信號(hào)。它們必然會(huì)相互干擾。高頻信號(hào)會(huì)干擾直流電源，直流電源的波動(dòng)也會(huì)干擾高速信號(hào)。所以在做電源完整性驗(yàn)證時(shí)，不僅需要多個(gè)通道，同時(shí)需要它的帶寬能夠覆蓋到無(wú)線信號(hào)和高速數(shù)字信號(hào)。

確實(shí)，惡劣的無(wú)線信道環(huán)境、相關(guān)環(huán)節(jié)的挑戰(zhàn)、通訊技術(shù)更新?lián)Q代迅速、產(chǎn)品升級(jí)頻率高等電路產(chǎn)品設(shè)計(jì)難點(diǎn)，讓工程師發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的測(cè)試測(cè)量設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的行業(yè)需求。這就要求中端示波器不僅能夠提供常見(jiàn)的數(shù)字測(cè)試和分析能力，還必須具備頻域測(cè)試能力，而傳統(tǒng)的FFT運(yùn)算功能甚至掃頻儀已經(jīng)不能滿足這一新興需求。

那，MXR 系列示波器是如何響應(yīng)業(yè)界的挑戰(zhàn)呢？

看更多、做更多、節(jié)省更多

全新的Infiniium MXR系列8合1示波器，包含實(shí)時(shí)頻譜分析儀(RTSA)、示波器、數(shù)字電壓表(DVM)、波形發(fā)生器、頻響分析儀（波特圖分析儀）、頻率計(jì)數(shù)器、協(xié)議分析儀和邏輯分析儀，采用先進(jìn)的ASIC硬件處理大數(shù)據(jù)。內(nèi)置故障獵人，可加速找出錯(cuò)誤根源，包括那些罕見(jiàn)或隨機(jī)發(fā)生的錯(cuò)誤。

強(qiáng)大的8合1儀器，減少了測(cè)試臺(tái)占用的空間、縮短了配置和測(cè)試時(shí)間。內(nèi)置實(shí)時(shí)頻譜分析儀，可完成異常信號(hào)的頻域捕獲，無(wú)論信號(hào)是同步的還是異步的。
內(nèi)置故障獵人，深度學(xué)習(xí)被測(cè)信號(hào)，隨著時(shí)間的推移，不斷對(duì)它們進(jìn)行比較分析，以發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)，并捕捉伴隨異常信號(hào)發(fā)生的事件。使用者可快速解決問(wèn)題，排除不正常、偶發(fā)或雜波信號(hào)。
8個(gè)模擬通道和16個(gè)數(shù)字通道可同時(shí)使用且不犧牲其性能，使復(fù)雜信號(hào)相互作用的監(jiān)測(cè)和分析成為可能。并將8通道示波器帶寬提升到6GHz，為測(cè)試工程師的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)開(kāi)辟了更廣闊的天地。
如搭配使用強(qiáng)大的PathWave Infiniium離線分析軟件，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在完成測(cè)量后，可進(jìn)一步執(zhí)行各種分析和數(shù)據(jù)操作，甚至和不同城市和國(guó)家的團(tuán)隊(duì)遠(yuǎn)程協(xié)作，提升效率。

看更多

關(guān)于看得更多，就要說(shuō)到MXR的一個(gè)創(chuàng)新：在時(shí)域儀器中，引入內(nèi)置的實(shí)時(shí)頻譜儀。以前的示波器一般有普通的 FFT 或者是內(nèi)置一個(gè)掃頻儀，沒(méi)有實(shí)時(shí)頻譜儀這個(gè)概念。這是示波器業(yè)界的首次嘗試，并且從頻域和時(shí)域都做到實(shí)時(shí)性。掃頻儀是從低頻掃到高頻，而實(shí)時(shí)頻譜儀是基于FFT，時(shí)間軸有重疊的大量FFT運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，所謂無(wú)縫連接對(duì)應(yīng)一個(gè)專門的術(shù)語(yǔ)叫100% POI(Probability Of Intercept)頻域截獲概率。掃頻儀掃描重復(fù)信號(hào)沒(méi)有問(wèn)題，但掃描偶發(fā)的頻域信號(hào)，會(huì)出現(xiàn)漏失信號(hào)的問(wèn)題，而實(shí)時(shí)頻譜儀恰好可以解決這一問(wèn)題。

在不犧牲測(cè)量精度的情況下，MXR的響應(yīng)速度非常快。比如測(cè)眼圖，一秒鐘能夠畫75萬(wàn)個(gè)UI（Unit Interval，就是一個(gè)時(shí)間間隔單元的高電平或低電平）。如果是做實(shí)時(shí)頻譜的話，一秒鐘能夠完成40萬(wàn)個(gè)FFT運(yùn)算。 ADC有效位精度可以到達(dá)9比特，如果是用高分辨率可以達(dá)到16比特，本底噪聲也改進(jìn)到43µV，時(shí)間基準(zhǔn)8ppb，百萬(wàn)分之0.008，這個(gè)指標(biāo)其實(shí)已經(jīng)超過(guò)了UXR系列(實(shí)時(shí)示波器的封頂之作)。在八個(gè)通道全部打開(kāi)的情況下，它的每個(gè)通道上的性能是不妥協(xié)的，帶寬是滿帶寬，采樣率是滿采樣率，存儲(chǔ)深度標(biāo)配都是 200Mpts。此外，顯示也采用了目前高清的分辨率，屏幕大小也是目前示波器里面最大的 15.6 英寸大屏幕顯示。

從頻域角度來(lái)分析信號(hào)，即便是那些稍縱即逝的信號(hào)，MXR也能夠捕獲到，并能夠?qū)?I/Q 信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和分析，即使八個(gè)通道全開(kāi)，每個(gè)通道都可同時(shí)支持實(shí)時(shí)頻譜儀。在電源完整性方面，專門做成一個(gè)軟件包，里邊除了傳統(tǒng)的電源紋波分析以外，還加入了串?dāng)_分析，能判斷周圍是否有高速信號(hào)干擾，干擾有多大，并且給出預(yù)設(shè)，如果去掉這個(gè)干擾，信號(hào)是否變得更干凈，以及測(cè)量參數(shù)會(huì)發(fā)生哪些變化等。

做更多

8合1功能是MXR示波器的創(chuàng)新點(diǎn)之一。即 8 個(gè)模擬通道，每個(gè)通道都可以做到同時(shí)用，每個(gè)通道都是 6GHz 的帶寬，每個(gè)通道都可以達(dá)到 16GSa/s 的采樣率，同時(shí)里面集成了其他儀器的功能。MXR示波器由傳統(tǒng)的示波器，再加上邏輯分析儀通道、協(xié)議分析儀、數(shù)字電壓表、頻率計(jì)、波形發(fā)生器、頻響分析儀、實(shí)時(shí)頻譜分析儀組成，其中示波器、數(shù)字電壓表和頻率計(jì)是標(biāo)配，另外五個(gè)是選配。不過(guò)，雖然MXR具備8合1功能，某種程度上能代替一種儀器，但它并不能完全替代單個(gè)的儀器，因?yàn)樗举|(zhì)上是以一臺(tái)示波器為核心，其它儀器功能只是配合使用的。

節(jié)省更多

這里的節(jié)省，既包含節(jié)約時(shí)間，還包含節(jié)約經(jīng)費(fèi)。儀器儀表示波器通常有兩個(gè)最重要的指標(biāo)，即帶寬和通道數(shù)。我們?nèi)ピu(píng)估示波器的性價(jià)比時(shí)，通常會(huì)拿帶寬乘以通道數(shù)會(huì)得到一個(gè)值，然后再用價(jià)格除以帶寬，乘以通道數(shù)得到另一個(gè)數(shù)值。在這兩個(gè)數(shù)值的比較上， MXR 系列示波器的性價(jià)比都是非常高的，個(gè)別情況下甚至超過(guò)同類產(chǎn)品兩倍以上。

具體來(lái)看節(jié)約時(shí)間的表現(xiàn)。在這里，就要說(shuō)到 MXR 系列示波器的第二個(gè)創(chuàng)新，首次引入故障獵人的概念。示波器中設(shè)置有兩個(gè)按鈕，一個(gè) Autoscale，一個(gè)是 AutoSetup。按兩個(gè)按鈕，故障獵人就自動(dòng)對(duì)用戶的被測(cè)信號(hào)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，測(cè)量其脈寬、幅度、邊沿時(shí)間等，大數(shù)據(jù)測(cè)量之后，得出大概率事件和小概率事件的分布情況，幫助工程師做出問(wèn)題判斷。如果還想進(jìn)一步仔細(xì)研究，還有個(gè)Copy to Trigger按紐，能夠把一場(chǎng)信號(hào)的參數(shù)變成觸發(fā)條件，重復(fù)捕獲信號(hào)異常，進(jìn)行調(diào)試。

杜吉偉介紹說(shuō)：“故障獵人是一個(gè)本地的深度學(xué)習(xí)，就是要連上被測(cè)對(duì)象，然后實(shí)時(shí)的進(jìn)行深度學(xué)習(xí)。因?yàn)?MXR 系列示波器 8 個(gè)通道是時(shí)間相關(guān)、相位相關(guān)的，能看出這個(gè)相關(guān)性。狩獵過(guò)程完全是自動(dòng)化的，是深度學(xué)習(xí)的，能夠幫助研發(fā)人員大大節(jié)約調(diào)試的時(shí)間。”

此外，在節(jié)約時(shí)間方面，MXR 系列示波器實(shí)現(xiàn)采測(cè)分離，示波器完成信號(hào)采集后，波形數(shù)據(jù)可以和其它工程師分享，而那些手邊沒(méi)有示波器的工程師，可以在電腦上安裝MXR 的離線分析軟件，對(duì)這些波形文件進(jìn)行分析，其界面和算法與示波器上的軟件是一樣的。這樣就能很好的支持客戶全球不同研發(fā)部門協(xié)同作業(yè)，即客戶不需要每個(gè)人都用示波器，只要有一臺(tái)示波器采集數(shù)據(jù)，便可全球任何地點(diǎn)分享和訪問(wèn)測(cè)試結(jié)果，其他人只要拿到原始數(shù)據(jù)和分析工具，每個(gè)人就可以做不同的分析。

持續(xù)創(chuàng)新，始終引領(lǐng)著行業(yè)的發(fā)展

示波器作為電子測(cè)量行業(yè)最基礎(chǔ)的儀器設(shè)備，多年來(lái)其發(fā)展方向一直在向更高帶寬及更高采樣率和ADC位數(shù)方向發(fā)展。在示波器風(fēng)云變化的這十來(lái)年，是德科技一直都緊跟時(shí)代需求，適時(shí)推出滿足市場(chǎng)需要的產(chǎn)品，并且始終保持示波器及各種各樣的解決方案都能在市場(chǎng)上擁有非常領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。在 90 年代中期，數(shù)字示波器的 ADC 就從初期的 6bit 提高到 8bit，一直沿用了近 20 年。2014年，是德科技發(fā)布 Infiniium 系列，開(kāi)啟 10bit 新時(shí)代；2018 年，巔峰產(chǎn)品 UXR 問(wèn)鼎業(yè)界，4個(gè)通道全部打開(kāi)，每個(gè)通道都是10bitADC、256GSa/s、110GHz帶寬；今天，是德科技承前啟后、融會(huì)貫通、集各系列示波器產(chǎn)品之所長(zhǎng)，又推出更具市場(chǎng)潛力的MXR全新中端示波器。是什么秘技，讓是德科技永遠(yuǎn)引領(lǐng)行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)呢？

鄭紀(jì)峰揭秘說(shuō)，是德科技有一個(gè)非常獨(dú)特的研發(fā)結(jié)構(gòu)，也叫創(chuàng)新架構(gòu) （innovation engine）。創(chuàng)新的核心都來(lái)自于這種三層的研發(fā)~~創(chuàng)新~~架構(gòu)，它保證了是德科技的產(chǎn)品、解決方案能夠持續(xù)在市場(chǎng)上有這樣的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。具體第一層是Keysight Labs Central Teams，它分布在世界各地，專注于超前技術(shù)研究，可能這個(gè)技術(shù)研究會(huì)超前五年到十年，包括創(chuàng)新很多的核心軟件，以及是德科技的專有芯片；第二層是Centers of Excellence產(chǎn)品創(chuàng)新中心，主要是研發(fā)大量用在各個(gè)行業(yè)里面的產(chǎn)品，比如像示波器、頻譜儀、信號(hào)源、網(wǎng)絡(luò)儀等等；第三層是 Solutions Groups，今天所面向的客戶很多都是行業(yè)客戶，不同的行業(yè)客戶對(duì)解決方案的需求是不一樣的，更多的時(shí)候，客戶希望能夠提供一個(gè)真正的交鑰匙的解決方案，Solutions Groups就起到這樣一個(gè)作用，它可以完成一個(gè)交鑰匙的工程給我們的客戶。此外，是德科技在美國(guó)加州總部的Santa Rosa，有自己的芯片的研發(fā)和流片中心，在世界領(lǐng)域都是超前的；此外，還有很多的 Software Design Center。這些機(jī)構(gòu)都是致力于不斷的保證和提升是德科技的超前研究。有了這些超前技術(shù)研究、技術(shù)創(chuàng)新，就能夠很好的幫助是德科技去探索新的應(yīng)用，從而推動(dòng)新的技術(shù)發(fā)展。

隨著新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的帶來(lái)，經(jīng)濟(jì)全球化步伐的加快，企業(yè)與世界經(jīng)濟(jì)的聯(lián)系越來(lái)越緊密，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈，技術(shù)進(jìn)步、技術(shù)創(chuàng)新正成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原動(dòng)力。企業(yè)欲想取得在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)地位的鞏固和發(fā)展，就需要借助強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的形成又依賴于超前的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展壯大的根本出路，企業(yè)要贏得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，就必須加強(qiáng)技術(shù)發(fā)展的能力，構(gòu)筑和保持自己在某一領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。是德科技正是這樣的一家企業(yè)，所以它走出了一條不平凡的道路。