在电子领域里，示波器一直被视为设计人员的「眼睛」。今天，精密的数位设计和复杂调变的应用更需要透过高性能仪器，将讯号活动状态真实呈现出来，这些要求往往超过传统数位储存示波器(Digital Storage Oscilloscopes,DSOs)性能的限制。与以往的类比示波器相比，数位示波器的优越性在于具备永久的讯号储存和多种讯号处理的功能。但是，数位示波器有两个严重的限制：波形撷取速率(即时显示)和有效显示复杂动态讯号。示波器的即时显示能力是检​​测两种偶发性事件不可或缺的要求，如数位系统中的非同步异常讯号和撷取有调变的动态讯号。

目前发展出的数位萤光示波器已大大改善了这些限制，以下将以太克公司发展的TDS7000系列为例，来介绍数位萤光示波器的最新趋势：它以锗化矽(SiGe)为技术基础，4 -GHz性能让工程设计人员得以「窥测其他示波器所看不到的新天地」。这些新产品可以解决正在设计下一代全球通讯和网际网路产品的工程人员在重大量测方面的需求(图一)。新世代(第三代)数位萤光示波器，它是基于一种新颖的Open Windows平台式操作为基础。其创新项目包括：高达20-GS/s的即时取样率、32-MB的记录长度(选项为4M)与高达4-GHz的频宽等。简而言之，第三代示波器即是将杰出性能、简单操作和连线功能融为一体的仪器。

《图一 新世代数字荧光示波器可解决工程人员在重大量测的需求》

突破性锗化矽技术使仪器性能更上层楼

电脑计算和通讯技术的融合已戏剧性地重新定义高速资料频宽的需求，并提供仪器性能新标准。不论是在半导体设计或电脑和通讯应用系统设计领域，工程技术人员都在设法应付逐渐加快的讯号速率问题。记忆体系统的时脉速度(Clock Speed​​s)现在包括266-MHz DDRAM和400-MHz Rambus速率。在这些设计中，上升时间(Rise Time)为150 ps，时脉抖动(Clock Jitter)小于50pspp才能维持足够的时序边际(Timing Margins)。底板设计正向串列架构(Serial Architectures)转移，其中包括速度都在多Giga位元以上的Fibre Channel及不同电路设计。在资料通讯领域，OC-48/STM16和其他每秒1-2.5-Giga位元的资料串(Data Streams)也开始透过区域网(LANs)和公用网路(Public Networks)传送。这些需求对测试设备产生极大的挑战，要求测试工具必须与这些爆炸性的新速率同步，并使电子工业不断成长。

第三代DPO系列采用了锗化矽(Silicon Germanium,SiGe)技术。这是IBM公司研发的一项半导体技术，可为讯号撷取提供无与伦比的高性能。在与标准矽类似的功率上，第三代DPO可在大幅提高的速度上提供精确性能。此外，SiGe所提供的高水平整合性能，使某些数位示波器能够提供一个坚实而功能齐全的前端，具备卓越的讯号完整性。此外，这种先进的示波器还能在实质上增加频宽的同时保持原放大器设计的低杂讯标准。

应用导向的量测仪器

在研发工作中示波器有两个基本功能。第一个基本功能是精确地显示讯号，以便设计人员研判出电路是否达到应有的功能并快速找出故障来源。第二个基本功能是对各式各样测量项目均能产生精确的量测值。

虽然示波器继续提供各种基本的时序和振幅量测功能，但许多应用领域中出现的特定参数已对示波器量测功能提出新挑战。例如，在当今出现的高速时脉​​速度下，讯号抖动(Jitter)已成为极为关注的议题。不论是故意的展频式(Spread-spectrum)时脉讯号，或无意的电源供应器杂讯耦合，抖动都是需要精确测量的重要系统参数。第三代DPO具备4 GHz频宽、20 GS/s即时取样率、32MB记录长度，为当今各项专业的量测工作提供了最佳平台。该示波器将高频宽探棒解决方案、内建式量测功能和软体扩充功能结为一体，让使用者可充分利用仪器的精确讯号撷取能力。

适合于前端工程设计人员使用

DPO的架构从基础上就与其他示波器不同，它使用独特的ASIC硬体，专门用于撷取讯号资料。 DPO能使工程设计人员在检视讯号和电路活动方面具备前所未有的观察能力。现今问世的第三代DPO具有业界速度非常快的讯号撷取率，每秒可达400,000个波形(wfms/s)－是以前200,000 wfms/s可用速率的两倍之多，讯号活动观察能力是数位示波仪器前所未有的。这一观察能力戏剧性地增加了设计人员目睹和鉴定瞬间讯号完整性问题的可能性，即在数位系统中出现的抖动、矮化脉冲、突波和转态错误等问题。

虽然当今的触发系统也完全可以侦测到这些异常讯号，但要想成功地鉴定，工程人员则需能够迅速地确定故障的所在及其类别与性质。 DPO不仅可在几秒钟内向工程人员显示上百万个波形以加速这一过程，还可提供各种分析能力，并可透过按键或滑鼠瞬间就将波形资料转换成有用的资讯。

直观的图形使用者介面

第三代示波器的直观使用者介面易学易用，使用者可根据个人偏好随心所欲「驾轻就熟」地使用这种示波器。对于喜欢用右侧控制面板的人来说，该系列示波器上还设有传统的类比控制。透过大型10.4英寸的触敏显示直接进入仪器的各项功能。这种触敏萤幕在空间拥挤凌乱或用手推车携带仪器滑鼠无法使用的情况下尤其有用。

此外，通用串列汇流排(Universal Serial Bus,USB)埠还允许使用者在任何时候都可热接键盘或滑鼠，便于使用者直接控制。不论在任何操作方式下，使用者都可透过高度图形化的视窗环境迅速进入和应用各种复杂的功能。而且具前后文相关功能的辅助说明还可立即向使用者提供有关目前作业所需的辅助资讯，从而消除了常出现的术语上的困惑或从冗长的主题清单寻找相关主题的必要。

网路连线功能与扩充

连线功能和无限制地进入各种与Windows相容的软体和硬体设备之特点，使第三代DPO系列与大千设计世界融为一体。开放式Windows允许工程人员用任何与Windows相容的软体自订示波器，无须厂家的特殊协助，也无须送到原厂进行整合。例如，工程人员可透过简单的复制与贴上功能将所需的萤幕图像移到一个文档中，然后从Windows的「开始」功能表打开WordPad便可进行文件编制。这种并存的方式可减少误差，并可大大简化量测结果的详图制作和通讯流程。

标准介面设计可使第三代DPO系列随使用者需要扩充，在仪器上增设储存设置、数据机或无线LAN)区域网路)连接装置等周边设备。与网路连接后，使用者便可与他人分享网路文件、使用列印资源、浏览网上的数据表等厂家资讯，并可直接从示波器中收寄电子邮件。如果使用Windows支援的双显示器模式，设计人员还可在使用第三代DPO系列进行量测的同时参考和与同事交换这些重要的资讯。

探棒－至关重要的连接装置

在第三代DPO中尚有些突破性功能，例如与待测设备连接所需的单端和差动探棒。主动探棒要求频宽要高，其频宽达4GHz、上升时间达120 ps。第三代DOP可保持10-GHz甚至速度更高时讯号的完整性，从而满足了对现在和未来频宽的需求。在电脑系统、资料通讯应用设备及各种低压逻辑电路设计中，这种探棒是进行高速讯号撷取所需的理想工具(图二)。目前这种探棒精密小巧，并具有高频宽和低杂讯性能，是探测高速电脑系统乃至通讯技术等应用中目前不断出现的差动讯号所需的最佳工具。

《图二 探棒是非常重要的连接装置》

适用于特殊应用量测的强大分析能力

第三代DPO系列具备许多标准的和选项的分析功能。用于特殊应用量测的软体，经强化的基于Java技术的量测软体组件，都可增添到仪器上作为特殊分析工具。有些磁碟机量测软体组件(如TDSDDM2)可使仪器用于磁碟机的设计分析，仪器的高性能、3-GHz的差动探棒和软体组合在一起便可形成一个高效的分析仪，不仅可提供基本的鉴定量测功能，如TAA(磁轨平均振幅)和PW50(百分之50脉冲宽度)，而且还可提供包括NLTS(非线性转态偏移)和SNR(杂讯比)的高级量测功能。

其他分析能力还包括：功能强大的新型数学系统，它允许工程人员以简单的工程计算机创立复杂的数学演算功能。讯号、量测结果以及其他算式都可用来建立新的分析能力，而且频域分析控制方式与频谱分析仪相同，如中心​​频率、Span以及解析频宽等，均为使用者所熟悉。这不仅可提高使用者对分析结果的信心，并可摆脱目前示波器典型的FFT(快速傅利叶转换功能)表示方法及使用上的限制。 (本文作者任职于太克科技)