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高速數位傳輸挑戰 示波器一肩扛起
滿足高速與高頻特性

【作者: 王岫晨】   2016年03月28日 星期一

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隨著消費者對於影音傳輸的需求,加上傳輸資料量的增加,使得高速傳輸技術(High Speed Interface)相關應用的電子產品,不斷在市場上推陳出新。然而複雜傳輸界面整合於同一裝置內的干擾問題,也成為研發工程師迫切需要解決的重大課題。


而該如何透過現有的新一代測試儀器,快速整合出能模擬實際干擾訊號的全方位驗證測試方案,藉以確保終端產品的品質是否具備抗干擾的能力,更是工程人員需要面對的挑戰之一。


從USB 2.0 High Speed開始,PC匯流排轉向高速Serial Bus,一直演進到目前的PCI Express、HDMI、DisplayPort、SATA等,只需透過幾條線就可以傳輸大量的資料,相較起以往,不論在傳輸速度上或是容量上,都有顯著的提升。


但是技術的進步,也相對造成測試困難度的提高,特別在量測高速傳輸介面時時,更需要考慮眾多因素,如訊號干擾、衰減或製具的種類等,才能避免量測上的失真。相關測試儀器製造廠商也為了因應高速串流介面的測試需求,開發出相對應的示波器,以協助廠商進行測試。


高速數位傳輸的挑戰

事實上,隨著半導體製程的快速發展,市場對於高速數位電路的效能要求也日漸提高,工作頻率也逐步升高,這都使得電路訊號線上馳騁的訊號頻率,來到達到GHz等級。過去在低頻時運作的各種晶片外電路與連接I/O,隨著頻率的提高,都將會產生額外的效應。這些預期之外的效應,在數位系統中,很可能會對電路產生延遲或邏輯誤動作的不良結果。也因此,電子裝置結構設計的優劣,對於電子裝備與電路能否發揮最佳運作效能,具有決定性的影響。


另一方面,由於數位電路普遍都是運用低電壓元件,使得晶片外電路的電氣特性格外值得探討。而且工作電壓越來越低、雜訊容忍度也越來越小。為了決定構裝結構的電氣特性,需要發展性能更為強大的數值電磁分析工具,這包括了參數擷取與電氣特性模擬分析軟體等。


此外,如果工程師能夠預先了解這些晶片外電路元件在高速電路環境下的特性,而在設計流程中就將這些特性列入設計考量因素,即可在設計完成階段,省去系統偵錯與修改的程序,進而縮短設計流程,提高產品良率。同時,在誤動作發生時,也可以更快、更有效率地找出可能的錯誤點,而非盲目地重覆試誤,這將會耗費大量的時間與成本。


功能強大的示波器

工程師用來設計與測試元件的儀器,必須適合用於處理高速與高頻的特性才行,示波器正好是能夠滿足這種特性的儀器。

目前,電子產品充斥在我們的生活之中,每天都有數百萬人使用電子裝置,例如智慧手機、電視和電腦。隨著電子科技的進步,這些裝置的操作速度也變得更快。如今大多數的裝置,都正採用高速數位技術。這使得工程人員也需要可以準確設計與測試他們在高速數位裝置中,所使用的元件之能力。


工程師用來設計與測試元件的儀器,必須特別適合用於處理高速與高頻的特性才行,示波器正好是能夠滿足這種特性的一種儀器。示波器是一種功能強大的工具,在電子裝置的設計與測試上很有用,特別是應用於高速數位訊號與多媒體訊號的量測與除錯,都必須要透過示波器。


示波器在決定系統元件正常與否方面,扮演著極為重要的角色,而且還能幫助工程師確定新設計的元件是否能以一如預期的方式運作著。示波器的功能遠比萬用電錶更為強大, 因為它可以讓工程師觀察電子信號實際的樣貌。


目前示波器的使用範圍非常廣泛,從汽車工業到大學的研究實驗室,及航太/國防產業等。許多企業的新產品,都依賴著示波器來發現瑕疵,以便製造能夠正 常運作的產品。示波器在滿足客戶生產新穎且更優質的電子產品需求上,是絕對不可或缺的工具。


結語

在當今的科技領域中,示波器是一種功能非常強大的工具,它們適用於各種不同的領域,並提供勝過其他量測與測試設備的許多優點。面對高速數位訊號傳輸過程所帶來的全新挑戰,新一代的示波器,也將能肩負起量測與除錯的重責大任。


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