安捷伦示波器的创新之道
“Think outside the box”直译为跳出框框去思考，在安捷伦近日召开的ADMF（数字测量论坛）大会上，安捷伦科技公司的Infiniium 示波器研发部经理Brad Doerr先生就以安捷伦的示波器为大家现身说法，正是这种跳出框框去思考的方式，在市场竞争激烈的情况下，成就了安捷伦的示波器在2002-2006年实现全球销售增长最快的好成绩。
其实，安捷伦在示波器领域起步非常早，早在1960年，安捷伦（当时属于惠普）就推出了顺率采样示波器——惠普185A。但是，由于安捷伦公司后来更多的将发展重点放在微波射频领域的测试仪器上，因此，在示波器领域反而落后下来。从1999年开始，安捷伦重新加大对示波器的投入，使得示波器这个安捷伦庞大产品线中的小分子重新开始快速发展起来。
尤其是在高端示波器领域，安捷伦凭着在微波射频领域多年的技术积累以及安捷伦实验室的雄厚实力，克服了高带宽高采样深存储带来的种种困难，推出了多款颇受市场欢迎的新产品。作为安捷伦科技公司的Infiniium 示波器研发部经理，Brad Doerr先生如数家珍，在安捷伦ADMF大会上向听众一一介绍了安捷伦在高端示波器领域所实现的一个又一个创新。
跳出框框去思考之一：单片高速ADC取代传统的多片ADC组合。对于数字示波器，要想实现高带宽，一个至关重要的器件就是ADC，尤其是带宽超过1GHz的高端示波器，为了实现更高的带宽和高采样率，必须采用高速ADC，研发高速ADC需要大量投入，而且，高速度的器件又会带来高功耗，因此，为了实现高带宽示波器，传统的做法是采用多片低速ADC组合，从而得到高速度。但是，多片组合当发展到超高速带宽时会出现各种麻烦，包括采样时钟，如何保持每个ADC的相位一致等各种问题。据安捷伦亚洲区市场开发经理冀卫东介绍，安捷伦依靠自身的深厚技术积累，采用多种半导体材料，为高带宽示波器定制出采样率高达20GS/s的单片ADC，并且很好地解决了功耗问题。
跳出框框去思考之二：在ADC和存储器之间增加IDA，从而实现1G的超深存储。安捷伦的90000系列示波器在80000系列的基础上加大了存储深度，从2M提升到1G每通道，其中，最重要的原因是在设计上采用了IDA。按照惯常思维，为了实现深存储，加大存储器即可。但是，对于高速示波器，数据量增加后会带来一系列问题，数据处理速度是最大的瓶颈，如果处理速度跟不上，单纯加大存储器并不能实现真正的深存储。这里，安捷伦则跳出框框去思考，他们重新设计了ADC，并不是在数据A/D转换后直接进入存储器，而是在ADC和存储器直接增加了一块ASIC，这个ASIC，安捷伦给命名叫做IDA（Infiniium Data Accelerator,数据加速器），这个IDA一下子解决了上面的大量数据传输问题，最终在90000系列示波器上实现了真正的深存储。
跳出框框去思考之三：增加高集成度。对于高带宽示波器，惯常的思维是很难集成，一般采用分立器件。而安捷伦则跳出框框去思考，据介绍，高带宽示波器除了带宽、采样率、存储深度这三大指标外，示波器的响应速度、信号的高保真度等指标更凸现重要性。为了实现快的响应速度和信号高保真度，显然构成示波器的器件越少越好，器件之间的互联路径越短越好，器件本身的性能越高越好，所有这些都要求高带宽示波器必须加大集成度，设计上采用专为示波器定制的高性能ASIC芯片。在安捷伦的高端示波器系列中，则采用这种指导思想，看一下安捷伦的高带宽示波器的采集主板，就可以看到，他们设计的非常清晰，前面是高度集成模拟前端，接下来是ADC、存储器，接下来数字加速器非常的清楚，而且芯片的散热器比较小，说明功耗低。采用这样高度集成的设计方案，降低了产品的复杂性，从而简化生产流程，还有相互之间的互联很短，引起信号的失真的可能性就大大减少，保证了高响应速读，使示波器能抓住更新速率极快的毛刺，帮助工程师解决调试难题。
附：惠普/安捷伦49年的示波器创新史
1960 顺序采样示波器 – 惠普185A
1963 时域反射示波器 (TDR) – 惠普1415A
1966 带细化格子的CRT显示 – 惠普180A
1978 扩充存储 – 惠普1744A
1984 数字可变余辉技术 – 惠普54100A
1984 支持等效采样的示波器 – 惠普54100A/D
1984 计算机控制的1GHz 示波器 – 惠普54100A/D
1984 随机重复采样 – 惠普54100A
1984 码型, 状态, 和毛刺触发 – 惠普54100D
1984 完全菜单驱动的人机界面 – 惠普54100A
1985 全面彩色显示示波器 – 惠普54110D
1985 逻辑分析仪和示波器集成技术 – 惠普1631A
1985 多重结构 ADC (模拟编码器) – 惠普54200A
1985 200 MS/s 采样率的数字示波器 – 惠普54200A
1986 彩色显示 – 54110D
1986 1 GSa/s 采样率的实时示波器 – 54111A
1987 支持波形直方图分析的示波器 – 54120A
1987 20 GHz 带宽的示波器 – 54120A
1987 1 GSa/sec 采样率– 54111D
1987 时域传输测量– 54120A
1987 TDR 归一化和校准 – 54120A
1988 18 GHz 触发 – 54118A
1988 2 GSa/sec采样率 – 54111D
1989 50 GHz 采样示波器 – 54124A
1992 2 GHz 实时示波器 – 54720A
1994 带有低频采样加扰技术的数字示波器– HP54600A
1996 混合信号示波器 – 54645D
1997 基于Windows平台的示波器 – Infiniium
1999 声控示波器 – Infiniium
2002 分段式探头设计技术 -- 113x InfiniiMax Probes
2002 4个通道每个通道都是20GSa/s采样率 – 54855A
2005 40 GSa/s实时采样率 – DSO81304A
2005 13 GHz 带宽 – DSO81304A
2005 12 GHz 差分探头 – 1169A
2006 LXI-C 兼容示波器
2007 可视化触发技术InfiniiScan
2008 1 Gpts 存储深度的示波器. – 90000A 系列
2008 温度箱测试用探头方案– N5450A 系列
