自动测试设备(ATE)系统中的示波器需求

作者：Don Schoenecker，是德科技公司示波器产品规划师

在测试电子器件时，很难不提到示波器所具有的通用性。为了对电子电路进行验证，工程师需要能够查看和测量其设计中的信号。自动测试设备（ATE）通常不提供大量可视化故障诊断，这对于必须安装、校准并对系统进行故障诊断的用户来说是一大挑战。这些操作需要可视化工具，示波器便能提供这种工具。

没有其他设备能比示波器提供更多种测量工具。为了在ATE 环境中实现示波器功能，用户通常在数字化仪中使用SFP（软件前面板）示波器软件。然而，尽管软件看起来像示波器，但它没有传统示波器所具备的高性能工具，也就无法进行故障诊断。

在单个PXI 插槽中提供真正的台式示波器性能

是德科技最新的M9241A（200 MHz）、M9242A（500 MHz）和M9243A（1 GHz）InfiniiVision PXIe 模块化示波器旨在为PXIe 模块化系统提供传统台式示波器的可用性和性能。是德科技在制造高性能示波器方面拥有60 多年的经验，并且利用这些知识打造了PXIe 示波器，这些示波器超越了数字化仪与示波器软件的简单组合。

图1：Keysight M9243A 是一款1 GHz、2 通道示波器，具有性能卓越的可视化和故障诊断功能。

是德科技的M924XA 模块化示波器采用了性能出色的MegaZoom 技术，这一技术同样也用于广受欢迎的InfiniiVision 3000T X 系列台式示波器。它们还拥有同样经过优化的用户界面，因此在电脑上操作M924XA 示波器的感受与使用熟悉的传统示波器类似。

波形可视化工具

示波器采集数据，对其进行处理，并将其绘制在屏幕上供用户进行故障诊断和信号分析。这个显示屏上在屏幕上同时显示出叠加在一起的多个波形。使用波形强度可以快速识别信号误差，这对于观察信号很关键。然而，对于试图使用数字化仪和示波器软件的用户来说，这更加困难，并且他们经常受到信号显示限制的困扰。

图2：当高频信号上出现每秒几次的短脉冲时，需要较高的波形更新速率才能捕获和显示这个信号。可以利用高级触发来进一步隔离信号。

是德科技的模块化示波器通过提供业界领先的波形更新速率（高达每秒1,000,000 个波形）消除了这些限制，从而可捕获更多的信号细节。这些示波器允许用户使用区域触发（zone triggering），根据屏幕上显示的信号信息来创建触发。使用区域触发时，如果您能够在显示屏上看到该事件，那么只需在屏幕上用鼠标或手指（在触摸屏上）绘制一个方框，然后选择所需的触发操作，就可以在遇到该事件时轻松触发。

图3：使用非单调边沿隔离信号，只需在感兴趣的信号上绘制一个方框并选择“必须相交”。

减少数据采集量

用户通常需要从运行示波器软件的数字化仪中采集大量数据，因为他们不具有实时正确隔离所需信号的能力。捕获的大量数据被传送到控制器上进行软件分析，希望捕获到了感兴趣的信号。

示波器通过提供一系列工具来解决这个问题，这些工具能够根据高级参数信息（矮脉冲、上升/下降时间、建立和保持等）选择性地实施数据捕获和集中数据采集与分析。这使得用户能隔离感兴趣的信号，然后使用测量和分析工具来确定感兴趣的信号参数。有时根本不需要数据，只需识别出事件并对其计数，就足以证明它是所需的信息。

工具整合

虽然示波器功能是Keysight M924XA 系列模块化示波器的首要优势，但它并不是这款仪器所包含的唯一分析工具。综合的20 MHz 任意波形发生器可提供激励，激活被测系统的电路和操作，以便用户捕获、编辑和回放信号。波形发生器还提供一种快速简单的方法，用于整合函数发生器生成更标准的信号。

协议分析工具通常很难集成到模块化环境中，但M924xA 系列具有此功能。它包括许多高级协议工具，用于触发和解码串行通信信号。无论是芯片到芯片通信还是军事通信，其功能完善的协议分析能力都使得用户能定义感兴趣的数据包，进行触发并解码通信协议。

图4：使用高级协议分析工具对串行通信进行解码并对事件进行分析。这里我们可以看到汽车CAN 通信链路上的CRC 错误计数。

如前所述，有时我们只需要对信号事件进行简单计数就好。所有示波器触发事件都可以轻松转换到事件计数器或累加器中。 通用计数器可用作8 位频率计数器或作为事件计数器，提供的触发功能甚至比每秒高达2500 万个事件的显示速率更快。

波形模板

无论是按照制造业中的指定标准执行合格/不合格测试，还是对罕见信号异常进行测试，模板/限值测试都是一款重要的生产效率工具。过去，ATE 系统通常需要定制FPGA 工作才能提供实时分析。是德科技的最新模块化示波器具有强大的硬件模板测试功能，每秒可执行高达270,000 次测试。它们还使用户能够根据之前捕获的“理想”信号轻松创建模板。然后，他们可以将测试结果作为简单的计数或六西格玛（sigma）性能基准来报告。

探测

只有用于捕获信号的探头好，才能进行好的信号分析。是德科技针对模块化环境提供众多探测解决方案，支持各种不同的应用。除了标准的无源电压探头之外，是德科技还增加了高温环境探头、高灵敏度电流探头、高电流探头、高电压探头和电源探头。 

值得一提的是，电源探头具有大偏置、低噪声和1:1 衰减比，负载非常低，可用于关键的电源完整性测量。

示波器在ATE 中的价值

当特征仍处于开发阶段，或者在表征系统运行性能时，要执行正确的分析，ATE 操作通常会给软件程序（和程序员）带来沉重的负担。示波器是通用的“万能”工具，可用于验证系统测试配置。而将示波器整合到ATE 系统中，可以进一步改进测试操作。作为一款功能强大的工具，示波器可以通过改进校准和对交互操作进行故障诊断，显著提升系统可用性。

关于是德科技

是德科技（NYSE：KEYS）帮助客户将具有突破性的电子产品和系统以更低的成本更快推向市场。从设计到仿真，再到原型设计验证、生产测试以及网络中的优化，是德科技提供全方位的电子信号测试与分析解决方案。我们的客户遍及全球通信、互联网基础设施、航空航天与国防、汽车、半导体和通用电子终端市场。2016 财年，是德科技收入达29 亿美元。