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高速数位传输挑战 示波器一肩扛起
满足高速与高频特性

【作者: 王岫晨】2016年03月28日 星期一

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随着消费者对于影音传输的需求,加上传输资料量的增加,使得高速传输技术(High Speed​​ Interface)相关应用的电子产品,不断在市场上推陈出新。然而复杂传输界面整合于同一装置内的干扰问题,也成为研发工程师迫切需要解决的重大课题。


而该如何透过现有的新一代测试仪器,快速整合出能模拟实际干扰讯号的全方位验证测试方案,借以确保终端产品的品质是否具备抗干扰的能力,更是工程人员需要面对的挑战之一。


从USB 2.0 High Speed​​开始,PC汇流排转向高速Serial Bus,一直演进到目前的PCI Express、HDMI、DisplayPort、SATA等,只需透过几条线就可以传输大量的资料,相较起以往,不论在传输速度上或是容量上,都有显著的提升。


但是技术的进步,也相对造成测试困难度的提高,特别在量测高速传输介面时时,更需要考虑众多因素,如讯号干扰、衰减或制具的种类等,才能避免量测上的失真。相关测试仪器制造厂商也为了因应高速串流介面的测试需求,开发出相对应的示波器,以协助厂商进行测试。


高速数位传输的挑战

事实上,随着半导体制程的快速发展,市场对于高速数位电路的效能要求也日渐提高,工作频率也逐步升高,这都使得电路讯号线上驰骋的讯号频率,来到达到GHz等级。过去在低频时运作的各种晶片外电路与连接I/O,随着频率的提高,都将会产生额外的效应。这些预期之外的效应,在数位系统中,很可能会对电路产生延迟或逻辑误动作的不良结果。也因此,电子装置结构设计的优劣,对于电子装备与电路能否发挥最佳运作效能,具有决定性的影响。


另一方面,由于数位电路普遍都是运用低电压元件,使得晶片外电路的电气特性格外值得探讨。而且工作电压越来越低、杂讯容忍度也越来越小。为了决定构装结构的电气特性,需要发展性能更为强大的数值电磁分析工具,这包括了参数撷取与电气特性模拟分析软体等。


此外,如果工程师能够预先了解这些晶片外电路元件在高速电路环境下的特性,而在设计流程中就将这些特性列入设计考量因素,即可在设计完成阶段,省去系统侦错与修改的程序,进而缩短设计流程,提高产品良率。同时,在误动作发生时,也可以更快、更有效率地找出可能的错误点,而非盲目地重覆试误,这将会耗费大量的时间与成本。


功能强大的示波器

工程师用来设计与测试元件的仪器,必须适合用于处理高速与高频的特性才行,示波​​器正好是能够满足这种特性的仪器。

目前,电子产品充斥在我们的生活之中,每天都有数百万人使用电子装置,例如智慧手机、电视和电脑。随着电子科技的进步,这些装置的操作速度也变得更快。如今大多数的装置,都正采用高速数位技术。这使得工程人员也需要可以准确设计与测试他们在高速数位装置中,所使用的元件之能力。


工程师用来设计与测试元件的仪器,必须特别适合用于处理高速与高频的特性才行,示波​​器正好是能够满足这种特性的一​​种仪器。示波器是一种功能强大的工具,在电子装置的设计与测试上很有用,特别是应用于高速数位讯号与多媒体讯号的量测与除错,都必须要透过示波器。


示波器在决定系统元件正常与否方面,扮演着极为重要的角色,而且还能帮助工程师确定新设计的元件是否能以一如预期的方式运作着。示波器的功能远比万用电表更为强大, 因为它可以让工程师观察电子信号实际的样貌。


目前示波器的使用范围非常广泛,从汽车工业到大学的研究实验室,及航太/国防产业等。许多企业的新产品,都依赖着示波器来发现瑕疵,以便制造能够正 常运作的产品。示波器在满足客户生产新颖且更优质的电子产品需求上,是绝对不可或缺的工具。


结语

在当今的科技领域中,示波器是一种功能非常强大的工具,它们适用于各种不同的领域,并提供胜过其他量测与测试设备的许多优点。面对高速数位讯号传输过程所带来的全新挑战,新一代的示波器,也将能肩负起量测与除错的重责大任。


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