32GHz帶寬實時示波器技術揭秘（五）

　　高端示波器（2GHz帶寬或以上）的市場需求或應用通常分為四大領域，信號完整性測試、一致性測試、調試、分析，三大示波器公司在進入高端示波器領域的時候，通常選擇的是其中一個或兩個作為切入點，經過多年的自我發(fā)展和競爭擠壓，已經露出各家追求的方向、風格和各自優(yōu)勢，圖1概括了示波器市場需求的四個層面，信號完整性在示波器指標中的重要性，是最近幾年的事情，標志性的變化是示波器的產品資料（Datasheet）中開始出現或強調兩個東西，一是底噪聲指標，另一個是降低噪聲選件（實際的作用是靈活的帶寬限制設定），磷化銦示波器的出現到底在哪一方面得到了實質性的突破？

　　安捷倫科技在2002年推出第一臺4個通道同時支持6GHz帶寬示波器的時候，打的是信號完整性的牌，當初只有一個應用軟件，就是抖動分析軟件，后來陸續(xù)推出高速串行信號分析軟件、各種串行信號一致性測試軟件、眼圖故障定位和三級觸發(fā)調試、協議觸發(fā)和分析等功能，并在HDMI和USB領域幾乎主導了所有官方測試認證實驗室。磷化銦示波器出現，的確引發(fā)了新的應用軟件，包括光信號調制分析軟件，SAS 12Gbps 等，但這些都不是重點，磷化銦示波器最大的貢獻是在信號完整性方面。

圖1 高端示波器（2GHz帶寬或以上）的示波器市場需求

　　磷化銦示波器在信號完整性方面的貢獻在工程師的日常測試工作中可以從三個方面去體驗：

　　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為本底噪聲和本底測量抖動表現突出，與傳統的鍺硅示波器相比，在測量高速串行信號眼圖的時候，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的偽隨機碼串行信號，磷化銦示波器測量到的眼睛更大，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帶寬的情況下測量相同的10.3125Gbps信號眼圖，磷化銦示波器測得眼圖、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體技術導致的示波器本底噪聲不同造成的，另一個因素是兩種技術的測量抖動底差異顯著。 談到本底噪聲帶來的差異，工程師通常會想到，本底噪聲低意味著動態(tài)范圍大，在這方面，頻譜分析儀毫無疑問是遠比示波器好的儀器，我們不妨以頻譜分析儀為例，測量一下PCI-E Gen III 8Gbps的1010序列信號，實際上，就是4GHz的時鐘，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），這是因為頻譜儀的動態(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，仍然和頻譜儀不能相提并論，這是因為示波器是寬帶儀器，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是非常顯著的，在該例中，鍺硅示波器的本底噪聲比價大，-26.6dBm，以至于完全淹沒了該PCI-E Gen III 8Gbps信號的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。