全球第四代示波器述评之十六
—— WaveSurfer 24Xs-A，24MXs-A，最适合电源工程师的示波器

                                      汪进进 美国力科公司深圳代表处    

     电源无所不在，电源是所有电子产品的心脏。据不完全统计，电子产品损坏的故障概率有60%来自于电源。但电源行业现在似乎成了门槛很低的行业，似乎搞通了几种典型拓朴，知道变压器左三圈右三圈是怎么绕的就可以做好电源了。其实，内行人士都知道，做一个电源使它能输出5V电压并不难，难的是做好一个电源，做一个在不同环境温度下、不同输入电压下，不同负载下，负载不断变化下，多路输出，多路输出之间有复杂的时序关系情况下，半载以上的THD要求小于5%的指标下，长时间可靠工作，狭窄空间下自然散热，满足各种EMC指标，……的电源就很难了。高端电源仍然是高技术难度的行业。有些电源的技术现在仍然是只有几家公司可以做。譬如变频微波炉电源据说世界上只有松下可以做，譬如投影仪里的HID电源只有三巨头（Philips,OSRAM,GE）可以做，譬如徘徊在华为、中兴门口的电源供应商也就那么几家。卖示波器可能是吃青春饭的行业，但做电源是越老越值钱的。（文中没有特指，“电源”是指开关电源。）

深圳是电源公司密集存在的地方，据说有几百家甚至上千家。即使不是电源公司，也往往有电源研发部门。 电源的测试很简单也很复杂。我拜访过很多电源公司，简单的测试可以不用买一台示波器，但仍然可以生产成千上万的电源供应市场，这种山寨电源的历史真是比山寨手机的历史长呵。 但做好电源是需要好示波器的。好电源是需要基本指标测试之外的360度测试的。电源测试本身也是一门大学问。

力科的第四代示波器中的WaveSurfer Xs-A系列是一种极致完美的适合电源应用的示波器。考虑到性价比因素，我认为这个系列中的WavsSurfer 24Xs-A和24MXs-A更是适合电源工程师人手一台的示波器。

    力科公司在电源行业一直处于领导地位，但之前主要是面向高端电源市场，譬如前面提到的三巨头的电源相关研发部门一直是力科的最忠实用户，譬如赫赫有名的Delta电源，AcBel电源，EES电源(爱立信电源，后被艾默生收购)，等等这些高端品牌电源公司也都一直都是力科示波器的忠实用户。 但力科很长时间没有能推出一款适合广大电源公司而不仅仅是三巨头能够消费得起的示波器产品。现在，我很欣喜和兴奋的是，WaveSurfer 24XS-A 和24MXs-A正是为广大电源工程师量身定做的示波器。

    电源工程师在寻找一款什么样的示波器？ 示波器的选型仅仅是看基本指标是不够的，但基本指标又是最重要的。WaveSurfer24Xs-A的基本指标是：4通道，带宽200MHz，采样率2.5GS/s /ch，存储深度5Mpts /ch。 WaveSurfer24MXs-A和WaveSurfer24Xs-A的区别是：WaveSurfer24MXs-A存储深度标配为10Mpts /ch，触发和数??算功能更多。下面我们将从通道数，屏幕大小，带宽，采样率，存储深度，测量功能，波形分析功能，操作便利性，归档功能，性价比，探头等方面全面阐述我的观点：WaveSurfer 24XS-A 和24MXs-A正是为广大电源工程师量身定做的示波器。

1，通道数。

“一定要4通道！” 我们倾听到这样的声音。WaveSurfer24Xs-A,24MXs-A是一

款4通道的示波器。 电源工程师需要4通道的示波器，这是因为通常需要测量2路以上的信号，如开关管的Vda,Vgs，Ids，输出电压，输出电流，输入电压，输入电流，控制芯片使能信号等，我们需要同时观察其中的2个以上的信号来测量和分析。对于一些复杂的电源，4个通道是远远不够的，如三相单极PFC电源，12个开关管工作，我们需要示波器最好有24个通道。为节约成本，很多公司也会选择2通道的示波器，但只是满足电源测试的一部分应用。不同研发定位的电源公司测试的项目大不一样。

2，屏幕大小。

同时观察4个通道波形，但只有6.3in的显示屏幕，用起来是什么样的使用体验？工程师们已为这种小屏幕抱怨太久了，我们听到了这个声音，所以力科在2004年就率先在低端市场推出了大屏幕示波器，后来对手A和T积极跟进。低端示波器已进入大屏幕时代。对于低端示波器，相同档次的示波器基本指标都比较接近，这时候细节设计很重要。WaveSurfer Xs-A系列的屏幕大小是10.4in(显示屏对角线长度)。 10.4in和6.3in对比是什么效果？ 请看下面的两组横向和纵向对比的图片。（原来示波器也可以做得很美的！工业设计概念已融入示波器的外观设计）

(我们第四代示波器发布以来遇到竞争对手最大最多的攻击就是屏幕大。这种攻击就如同攻击一个美女，似乎其美丽本身是一个错误，似乎是说因为是美女，所以其他方面都不怎么样，就是长得漂亮一点。这是一种什么样的逻辑？面对完美的产品，对手找不到攻击点了!）

3，带宽

   作为示波器的第一指标，带宽的选择一直是个争论不休的话。电源公司有选择100MHz示波器的，也有选择 1GHz示波器的。 没有对，也没有错。 我反复说的是，带宽的选择取决于被测信号的类型及您希望的测量准确度，而最重要的因素是对上升时间和幅值测量的准确度要求。电源测中最关心的是开关管的Vds,Vgs,Ids信号（开关管通常是MOSFET,大功率的是IGBT，照明行业用的多是三极管，这里的Vds,Vgs,Ids是MOSFET中的约定俗称的定义）。 这种信号特点是什么样子？我刚下载了我之前用过IR的一款MOSFET IRF460的datasheet。 从下图看到这种MOSFET的上升时间是120ns。

        图二  MOSFET IRF460的几个关键指标

    对于120ns的上升时间，示波器本身的上升时间影响很小了。准确测量Vds,Vgs电压需要用到力科的差分放大器DA1855A，通常业界是用普通的高压差分探头来测量的,如力科的高压差分探头ADP305，Tek的P5205。 这两款探头的带宽都只有100MHz，上升时间大约为3.5ns。目前为止，世界上最高带宽的差分探头也就是100MHz。 如果用100MHz 的示波器，探头和示波器组成的测试系统带宽会小于100MHz，大约为70MHz。 所以为了使测试系统带宽达到100MHz，示波器的带宽当然是越高越好，当考虑到性价比因素，用200MHz带宽比较合适。 另外一方面，如果我们从上升时间角度来计算,大家都熟悉那个经典的公式:

Measured risetime(tr)2 = (tr signal)2+(tr scope)2 +(tr probe)2 （示波器测量到的上升时间的平方等于信号的真实的上升时间的平方加上示波器本身的上升时间的平方再加上探头的上升时间的平方）。 200MHz的示波器，上升时间为1.75ns，1GHz示波器上升时间为300ps。 那么，如果用WaveSurfer24Xs-A和ADP305来测试IRF460的tr，测量到的上升时间的理论值为120.06ns,这个用1GHz的示波器测量出来的结果差别不大。  但从MOSFET上的尖峰毛刺的带宽来考虑，用更高带宽的示波器的测量精确度当然会更有信心点。关于这一点在之前的Howard的文章中也有谈到。下面的图片是从他的文章中摘取的。

    有的电源公司会用1GHz的示波器来测试静电放电，但不是用探头来测试

的，而是用高带宽的BNC线来测试的，这时候系统带宽不会受到差分探头的限制。