發明了世界第一臺數字示波器的力科又爲工程師獻上了一份厚禮
談到LeCroy（力科）這家公司，就會讓人想起以示波器爲代表的信號分析產品。該公司正是精於這方面的研發。力科是高能物理學家Walter LeCroy於1964成立的一家美國公司，起初專業研製高能物理測試儀，其早期的多通道數據採集卡用於高速物理粒子脈衝信號的採集。
2004年和2006年，通過收購兩家協議分析儀廠商（CATC和Catalyst），並將它們合併成一個協議分析部門，這幫助力科逐漸成爲了全球協議分析儀的翹楚。2012年，力科被Teledyne收購，成爲Teledyne LeCroy。
說起示波器，1970年之前的產品還都是模擬的，而當今用到的則都是數字化的產品了，這是因爲，1971年，LeCroy發明了第一臺數字示波器。所謂數字的，就是通過ADC將模擬的輸入信號轉化爲數字的，然後再進行處理。其重要參數指標爲帶寬和通道數，再有就是精度（ADC位數）、採樣率和存儲深度。通道數方面，傳統的示波器多爲4路，而當今的產品則較傳統的多了很多，8路較爲常見，最高甚至達到64路。
在精度方面，目前業界最高的是12bit，而這也是LeCroy所擅長的，因爲業界很多示波器還處在8bit的水平。在帶寬方面，LeCroy已經可以提供最高100GHz的產品，其單臺儀器普遍實現了8通道，而通過模塊化的設計和組合，最高可以實現64路的高端應用方案。
在示波器中，精度和速度永遠是矛盾的，總是相互制約，即ADC的位數和儀器的帶寬之間，總是需要權衡，是此消彼長的關係。在這方面，LeCroy區域銷售經理Scott Zhang表示，他們正在帶動行業，從8bit進階到12bit，爲此，該公司在研發相關ADC方面投入了很大的財力和人力。因爲示波器用的ADC與通用ADC產品不同，大都是由示波器設備廠商自己研發，因爲普通ADC的採樣率很難滿足示波器的需求。
在精度方面，LeCroy的12bit性能是純硬件實現的，這個精度的示波器也是該公司於2011年在業界第一家推出的。目前，業界有一些方案是通過軟件和算法實現12bit的精度，但這樣做會犧牲一部分帶寬和採樣率。而純硬件實現的12bit性能，則不存在這些問題。對此，Scott Zhang表示，LeCroy的核心工作，就是圍繞12bit的精度，不斷提升示波器的帶寬和採樣率，以滿足越來越苛刻的應用需求。
LeCroy的產品線大致可以分爲4檔，從經濟型，到多通道、模塊化方案（最低20GHz帶寬，64路通道），涵蓋了各個層面的應用需求，近些年不斷推出新品。
近期，LeCroy發佈了WavePro HD高精度示波器，它首次結合了HD4096 12位高精度技術和8 GHz帶寬，實現了低噪聲和高信號保真度。
WavePro HD示波器具有高達5 Gpts的快速響應和易於瀏覽的採集存儲器，這也是業界首創，可以長時間捕獲極其精細的波形細節.
WavePro HD 12位示波器特別支持工程師開發尺寸更小、速度更快和功耗更低的移動和手持設備和高速、深度嵌入式計算系統和數據中心，這些系統的共同特點包括模擬傳感器輸入、具有極低電壓電源軌的電源配送網絡（PDN）以及高速CPU和串行數據接口。 這就要求示波器在高採樣率下具有高分辨率、低噪聲、高帶寬和長捕獲時間的獨特組合，以完成系統的全面調試。
所有WavePro HD示波器都配備15.6寸、1920 x 1080電容式觸摸屏和Teledyne LeCroy強大的MAUI用戶界面，可以實現直觀、高效的多點觸控操作。 WavePro HD有四種型號，帶寬從2.5 GHz到8 GHz，均具有高達20 GS / s的採樣率。
下面看一下這款新方案都有哪些性能。
WavePro HD的核心是一個新的8-GHz芯片組，包括一個低噪聲前端放大器和一個12位ADC， 該芯片組與新型低噪聲、高帶寬系統架構緊密集成，可在這款8 GHz 、12位示波器中充分發揮HD4096高精度技術的潛力。與之競爭的儀器不是簡單地將10位或12位ADC放入傳統的8位信號路徑，就是使用軟件技術犧牲帶寬以獲得更高的分辨率， WavePro HD的HD4096技術在全帶寬下提供最高分辨率和最低噪聲，沒有任何的折中平衡。
藉助WavePro HD的新一代信號採集和存儲管理架構，5G樣點採集速度快且響應迅速。同時，WavePro HD的MAUI高級用戶界面可以輕鬆查找、瀏覽並全面分析感興趣的波形特徵，WavePro HD可以20 GS/s的全採樣率採集250 ms，並始終保持12位分辨率。
在WavePro HD中，高分辨率模擬輸入通道可與可選的混合信號示波器（MSO）數字輸入通道相結合，捕捉各種模擬傳感器、數字邏輯、電源軌、串行數據和其他信號，串行數據觸發、解碼、測量/圖形和眼圖（TDME）選項對標準分析工具做了全面增強。
因此，WavePro HD可在任何高速和低速信號（包括電源配送網絡（PDN）信號，模擬傳感器輸入、數字和串行數據信息）之間執行業界最佳的長時間捕獲因果分析， 當與 LeCroy的深度分析工具箱配合，可以完成高速串行數據抖動分析和一致性測試，用戶可輕鬆獲得深度嵌入式計算系統的理想調試和分析方案。
WavePro HD的高帶寬和高垂直分辨率非常適合測量和分析芯片和系統PDN行爲，高帶寬意味着高速芯片效應（如地彈）的精確表徵，而WavePro HD的高動態範圍和0.5％增益精度確保了對諸如軌道塌陷等噪聲敏感測量的信心。極低的本底噪聲與頻譜分析工具相結合，有助於提取和識別最細微的PDN干擾源，RP4030 4 GHz電源完整性探頭通過靈活的連接前端與原始信號路徑相連接，實現了WavePro HD電源完整性驗證能力。
在EMC實驗室中，WavePro HD巧妙地結合了2.5或4 GHz帶寬和非常高的採樣速率和分辨率，能夠實現極其準確的脈衝特性表徵。同時，在測試臺上，系統設計人員必須從密集的電磁環境中識別出EMI干擾源， WavePro HD的超低噪聲和直觀的頻譜分析功能相結合，組成了強大的干擾搜索工具。
對於串行數據分析來說，12位分辨率、低本底噪聲和極低的時基抖動（60 fs）爲WavePro HD在抖動和噪聲測量方面帶來巨大優勢。可選的SDAIII CompleteLinQ軟件包含業界最完整的串行數據抖動和垂直噪聲分析工具，而可選的QualiPHY串行數據一致性軟件包可輕鬆進行物理層一致性驗證。
WavePro HD配備新的支持8 GHz帶寬、兼容BNC的ProBus2探頭接口，新的8GHz和6 GHz ProBus2探頭可以直接連接到WavePro HD示波器，也可以兼容其他Teledyne LeCroy示波器上的4 GHz ProBus接口。 此外，ProBus兼容探頭還可以與新型ProBus2接口配合使用，無需適配器，確保ProBus 2接口與 LeCroy廣泛的現有探頭兼容。
對於示波器市場而言，目前也主要是由美國等企業把控。我國國內也有不少做示波器的廠商，但就性能，特別是帶寬而言，能做好2GHz的廠商都是屈指可數。在業界對測試要求不斷提升的當下，對進口中高端信號分析儀器的依賴度仍然很高。像WavePro HD這樣的示波器，恐怕國內在短時間內還很難研發出來。
最近的中興事件，同樣波及到了高性能信號分析儀器領域。美國商務部要求，所有產自美國的、帶寬在60GHz以上的設備，如果要出口到中國，必須向其提出申請，得到許可後才能放行。
Teledyne LeCroy也是中興的合作伙伴，在這方面，Scott Zhang表示，該公司也一直在與美國商務部溝通，爭取能將更先進的設備賣到中國。而實際上，相關窗口一直都沒有關閉，華爲等國內廠商也一直在使用LeCroy的高性能信號分析儀器。我們希望這次風波能儘早過去。
文/半導體行業觀察 張健
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