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是德科技:嵌入式平臺示波器在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中舉足輕重

2016-01-20

    不同的分析師,對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)熱點的定義是不同的,Keysight關注的熱點包括云計算和寬帶通信、車聯(lián)網(wǎng)、機器人、可穿戴醫(yī)療運動設備等。——杜吉偉

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是德科技科技數(shù)字測試業(yè)務部大中華區(qū)市場經(jīng)理 杜吉偉


    云計算和寬帶通信系統(tǒng)是對數(shù)據(jù)帶寬要求非常巨大,使得整個數(shù)字系統(tǒng)的單根信號速率突破25Gbps,甚至達到56Gbps的超高數(shù)量級。超過20GHz的數(shù)字系統(tǒng),對各種電路和信號的要求達到了異??量痰木辰?,電路和信號的測量成為必不可少的研發(fā)環(huán)節(jié)。

    對于云計算或?qū)拵ㄐ畔到y(tǒng),是德科技(Keysight)的競爭優(yōu)勢體現(xiàn)在兩個方面,一個是系統(tǒng)級的,另一個是局部級的。

    這里的系統(tǒng)級說的是研發(fā)流程,從最初的建模、流片、信號完整性仿真和電源完整性仿真、樣機調(diào)試和評估、一致性或合規(guī)測試到量產(chǎn)。國內(nèi)的研發(fā)單位大多部門分立,缺少協(xié)同,比如,平臺仿真部門和具體產(chǎn)品研發(fā)部門各自使用獨立的工具,出現(xiàn)問題,難以快速界定是哪一面的原因,Keysight幫助業(yè)界打破了部門之間的隔閡,仿真和測量驗證階段所使用的工具或算法可以完全一樣,在仿真階段,就可以使用示波器上的一致性測試軟件,網(wǎng)絡分析儀上的物理層一致性測試軟件,矢量信號分析儀上的各種分析算法;在測量階段也可引入仿真的各種算法,以彌補各自的不足。而且不局限于時域的視野,讓多種儀器派上用場,除了高性能寬帶示波器和誤碼儀,更多的頻域儀器,包括高頻矢量網(wǎng)絡分析儀,低頻網(wǎng)絡阻抗分析儀,信號源相噪分析儀,高性能頻譜分析儀等射頻微波領域的儀器被引入,用于數(shù)字領域測量。對研發(fā)工程師的要求也逐步提高,不僅僅要掌握時域測量技術和示波器使用,還需要掌握頻域測量技術和射頻微波儀器的使用。

    舉個例子,高速數(shù)字電路必須考慮電源完整性設計這一塊,衡量PDN的性能,如果僅用示波器測試CPU和IC管腳的電源紋波和噪聲,那么出現(xiàn)問題后,會發(fā)現(xiàn)沒有辦法定位問題。這時往往需要測試PDN的輸出阻抗(隨頻率變化的阻抗)和PDN的傳輸阻抗(也是隨頻率變化的阻抗),就像表征一個單端口網(wǎng)絡或雙端口網(wǎng)絡一樣去表征PDN。要用到E5061B這樣的網(wǎng)絡分析儀(5Hz~3GHz)工具才可以,結(jié)合SI/PI仿真工具的合理使用,研發(fā)效率會大大提高,若只是堅持使用示波器這種單一工具,很難適應高速技術發(fā)展的潮流。

    局部級的優(yōu)勢,體現(xiàn)在Keysight的雄厚技術上,包括磷化銦半導體工藝,這種底層核心商用技術目前只有Keysight掌握,它是Keysight高端示波器保持全球市場份額第一的關鍵;40GSa/s  10-bit 的單片ADC技術打破了業(yè)界采樣率和垂直分辨率成反比的這一魔咒;誤碼分析儀則將預加重、均衡、Link Training等能力集成到儀器內(nèi)部,實現(xiàn)和PCI-E3.0 、USB3.1、100G/400G這些最新技術的完美對接;而DAC技術則達到92GSa/s采樣率,遙遙領先業(yè)界;電源完整性方面,則推出業(yè)內(nèi)唯一的專用探頭N7020A,填補行業(yè)空白。對于抖動測量分析,即使Keysight的示波器已做到業(yè)內(nèi)指標第一,但其參考時鐘抖動底仍在50~100fs這個數(shù)量級,而E5052B信號源分析儀內(nèi)部采用獨特的設計方法使得測量精度達到50fs數(shù)量級。

    車聯(lián)網(wǎng)、機器人、可穿戴醫(yī)療運動設備等對功耗和環(huán)境的要求愈來愈高。工程師們正在四個方向上努力,一是安全,亞馬遜的機器人研發(fā),使用433MHz無線頻譜測試‘近距感測系統(tǒng)’”來避免誤傷事件,車聯(lián)網(wǎng)中使用攝像頭,雷達,LiDAR傳感器,3D重建和其它技術;中央處理器和傳感器間距較遠時,采用光纖傳輸,因此現(xiàn)代的電子設計集高速數(shù)字、無線通信、光通信、射頻微波技術于一體,這正是Keysight的強項,技術整合的年代需要有這種實力的測量公司來輔助。

    第二點是低功耗和小信號,從汽車到可穿戴設備,都使用電池,因此待機和持續(xù)使用時間一直是工程師關注的焦點,Keysight針對這一挑戰(zhàn),專門推出兩種探頭,一是N2820A低功耗測量探頭,即可用作電流測試,也可用作電壓測試,最小可檢測電流達500nA,最小可檢測電壓達3uV,這種兩用探頭配合示波器使用,是業(yè)內(nèi)唯一的產(chǎn)品;N7020A則是專用的電源紋波、電源完整性測試有源探頭,帶寬2GHz, 1:1,可測量高達+/-24V的直流源,亞毫伏級分辨率,其前端附件不僅可以用于示波器還可用于網(wǎng)絡分析儀。

    第三點是極限溫度環(huán)境,車、機器人和可穿戴設備,其所處的環(huán)境溫度可能是舒適的,也可能是及其惡劣的。Keysight針對這一場景,準備5種探頭技術,從低價位的無源400MHz帶寬到有源差分16GHz帶寬,從電壓探頭到電流探頭,長度從2米到7米不等,而N7007A和N7013A是2015年12月底最新推出的新產(chǎn)品,可在零下40度到零上85度范圍內(nèi)工作,最重要的是價位較低。

    第四點是各種電源技術,包括快速充電、無線充電等技術,Keysight在電源領域浸淫多年,僅就最新的無線充電技術而言,推薦的測試方案既包括網(wǎng)絡分析儀,也包括示波器,有三篇技術文章專門深入討論無線充電的測試,《充電狀態(tài)下的ITX_COIL測量》、《省電狀態(tài)下的ITX_COIL測量》、《功率和效率測量》。

嵌入式技術和產(chǎn)品在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術中的地位和作用如何?

    儀器儀表可簡單分為Window平臺和嵌入式平臺兩種,和其它嵌入式產(chǎn)品一樣,嵌入式平臺示波器在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術中發(fā)揮著舉足輕重的作用,以Keysight InfiniiVision系列示波器為例,相對于Windows平臺產(chǎn)品,它更像是一臺量身訂做的儀器,可靠(計量周期可達2到3年,而不是傳統(tǒng)的1年)、低功耗、小體積、高集成度、低成本、長生命周期、更加友好的人機界面。

    這種嵌入式示波器采用的是和iPhone一樣的多點觸控電容屏,在屏幕上劃個簡單的方框圖就能完成復雜的觸發(fā)設置、可以透過有線或無線局域網(wǎng)來控制使用示波器,必要時,可以用語音來操作,一臺儀表中內(nèi)置了示波器、邏輯分析儀、電壓表、頻率計、協(xié)議分析儀、多窗口FFT等功能,甚至可以分析抖動、實時眼圖。

    今年的技術發(fā)展,以InfiniiVision 6000X示波器為例,它打破了示波器領域的價格魔咒,一般都是每1G帶寬,價格遞增1萬美金,但6000X系列示波器,6GHz帶寬的入門價格,對外公開報價不足3萬4千美金,極大了提升了高帶寬示波器普及的可能性。

2016年將會有哪些面向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的技術走向成熟?

    NFC在付費應用中會在2016年逐漸走向成熟,根據(jù)第三方調(diào)研公司,F(xiàn)rost Sullivan ,Keysight獲得2015年示波器最佳成長公司,其中強調(diào)的一個技術,就是Keysight對NFC這種新型技術的貢獻。在2016年越來越多的公司參與并重視NFC付費這一塊業(yè)務,尤其是智能手機供應商,而 Keysight從認證、研發(fā)到生產(chǎn),其測試方案正在被業(yè)內(nèi)領先者使用,相信該技術會走向可靠和成熟。


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