32GHz帶寬實(shí)時(shí)示波器技術(shù)揭秘（五）

　　高端示波器（2GHz帶寬或以上）的市場(chǎng)需求或應(yīng)用通常分為四大領(lǐng)域，信號(hào)完整性測(cè)試、一致性測(cè)試、調(diào)試、分析，三大示波器公司在進(jìn)入高端示波器領(lǐng)域的時(shí)候，通常選擇的是其中一個(gè)或兩個(gè)作為切入點(diǎn)，經(jīng)過多年的自我發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)擠壓，已經(jīng)露出各家追求的方向、風(fēng)格和各自優(yōu)勢(shì)，圖1概括了示波器市場(chǎng)需求的四個(gè)層面，信號(hào)完整性在示波器指標(biāo)中的重要性，是最近幾年的事情，標(biāo)志性的變化是示波器的產(chǎn)品資料（Datasheet）中開始出現(xiàn)或強(qiáng)調(diào)兩個(gè)東西，一是底噪聲指標(biāo)，另一個(gè)是降低噪聲選件（實(shí)際的作用是靈活的帶寬限制設(shè)定），磷化銦示波器的出現(xiàn)到底在哪一方面得到了實(shí)質(zhì)性的突破？

　　安捷倫科技在2002年推出第一臺(tái)4個(gè)通道同時(shí)支持6GHz帶寬示波器的時(shí)候，打的是信號(hào)完整性的牌，當(dāng)初只有一個(gè)應(yīng)用軟件，就是抖動(dòng)分析軟件，后來陸續(xù)推出高速串行信號(hào)分析軟件、各種串行信號(hào)一致性測(cè)試軟件、眼圖故障定位和三級(jí)觸發(fā)調(diào)試、協(xié)議觸發(fā)和分析等功能，并在HDMI和USB領(lǐng)域幾乎主導(dǎo)了所有官方測(cè)試認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室。磷化銦示波器出現(xiàn)，的確引發(fā)了新的應(yīng)用軟件，包括光信號(hào)調(diào)制分析軟件，SAS 12Gbps 等，但這些都不是重點(diǎn)，磷化銦示波器最大的貢獻(xiàn)是在信號(hào)完整性方面。

圖1 高端示波器（2GHz帶寬或以上）的示波器市場(chǎng)需求

　　磷化銦示波器在信號(hào)完整性方面的貢獻(xiàn)在工程師的日常測(cè)試工作中可以從三個(gè)方面去體驗(yàn)：

　　眼圖分析

　　均衡處理

　　去嵌入或加嵌入

　　眼圖分析

　　90000 X系列磷化銦示波器因?yàn)楸镜自肼暫捅镜诇y(cè)量抖動(dòng)表現(xiàn)突出，與傳統(tǒng)的鍺硅示波器相比，在測(cè)量高速串行信號(hào)眼圖的時(shí)候，能夠看出明顯的區(qū)別，圖2顯示同樣是20GHz帶寬的示波器，同樣是10.3125 Gbps的偽隨機(jī)碼串行信號(hào)，磷化銦示波器測(cè)量到的眼睛更大，在眼高和眼寬方面，大的程度超過25% 。

　　圖2 90000 X 系列磷化銦示波器和鍺硅示波器，在20GHz帶寬的情況下測(cè)量相同的10.3125Gbps信號(hào)眼圖，磷化銦示波器測(cè)得眼圖、眼高和眼寬優(yōu)異程度超過25%

　　這主要是由這兩種不同的半導(dǎo)體技術(shù)導(dǎo)致的示波器本底噪聲不同造成的，另一個(gè)因素是兩種技術(shù)的測(cè)量抖動(dòng)底差異顯著。 談到本底噪聲帶來的差異，工程師通常會(huì)想到，本底噪聲低意味著動(dòng)態(tài)范圍大，在這方面，頻譜分析儀毫無疑問是遠(yuǎn)比示波器好的儀器，我們不妨以頻譜分析儀為例，測(cè)量一下PCI-E Gen III 8Gbps的1010序列信號(hào)，實(shí)際上，就是4GHz的時(shí)鐘，您可以看到如圖3所示，基波（4GHz）、2次諧波（8GHz）、3次諧波（12GHz）、5次諧波（20GHz），這是因?yàn)轭l譜儀的動(dòng)態(tài)范圍足夠大，在該例中，超過 80dBm；磷化銦示波器本底噪聲的改進(jìn)，仍然和頻譜儀不能相提并論，這是因?yàn)槭静ㄆ魇菍拵x器，頻譜儀是窄帶儀器，和鍺硅示波器相比，磷化銦示波器的改進(jìn)是非常顯著的，在該例中，鍺硅示波器的本底噪聲比價(jià)大，-26.6dBm，以至于完全淹沒了該P(yáng)CI-E Gen III 8Gbps信號(hào)的5次諧波，而磷化銦示波器，本底噪聲小很多，-36dBm，三次諧波和5次諧波都清晰可見。