原创 国产示波器如何突出重围

    示波器是电子工程师最常用的测试工具，根据统计，全球示波器每年的销售额超过10亿美金。近些年来，以Rigol为代表的一批国产示波器厂商发展迅速，基本上占据了低端示波器（100MHz以下）的主要市场。但是示波器市场利润最丰厚的部分来源于中端示波器（100MHz～1GHz），国产示波器要想获得长远的发展，就需要在这个市场有所作为。

    目前对于国产示波器来说，500MHz带宽是一个坎。原因是目前国产示波器的技术积累和资金还不够雄厚，短期内还不具备自己设计高端ASIC芯片的能力，因此必须使用市面上可以采购到的商用芯片来进行示波器设计，而数字示波器的核心在于前端电路、高速ADC和后端信号处理电路。

    后端的信号处理电路可以使用高速DSP或FPGA等，这部分国内的应用经验和人才非常多，问题不是太大。

    前端电路会有一些挑战，虽然从ADI或TI等公司都可以采购到带宽超过2GHz的放大器芯片(如ADI的ADL5562或TI的THS4509)，但直接用于示波器设计还有很多要考虑的地方，比如不同增益下带宽的一致性问题、保护电路问题等。不过只要具备了丰富的射频电路设计经验，这些困难并不是不能克服的。

    最关键的问题在于高速ADC上，这可以说是数字示波器核心，国外大厂都是用的自己的ASIC。Agilent就是在2003年率先攻克了单片20G/s的ADC芯片技术才在高端示波器市场一路领先。如果要实现1GHz的带宽，对于高斯频响的前端来说，通常要求示波器的采样率要到4G/s。数字实时示波器都是采用8bit的ADC，目前市面上能找到的采样率最高的8bit ADC是NS的ADC083000，采样率到3G/s，采用2片1.5G/s的ADC内部拼接而成。如果需要更高的采样率，示波器厂商需要解决高速ADC的片外拼接技术，即如何用2片或多片高速ADC拼出一个更高的采样率，比如用2片2G/s的ADC拼成4G/s的采样率。这个技术说着简单，真正要做好非常难，特别是如何精确控制采样时钟到达各片ADC的时延以及如何解决多个芯片的一致性问题。国产示波器厂商如果解决不了这个问题，就只能被芯片厂商牵着鼻子走。

    另外，示波器带宽一旦超过500MHz，就要用到有源探头了。这对国产示波器厂商是个严峻的考验，因为有源探头各家有各家的接口，不可能用其它家的。而高带宽的有源探头设计难度很大，即要考虑体积和散热，又要考虑性能，还要考虑使用方便，因此从某种意义上说，它比示波器本身的设计难度都大。

    虽然挑战很大，但是国产示波器的机会也很多，最大的机会来源于中国广阔的市场。短期内国产示波器在性能上还不能和Agilent、Tek的中端、高端示波器直接竞争，但是在软件、功能、界面以及差异化的需求方面还有很多事情可以做。国产示波器厂商在挖掘本土市场的同时，应该积极进行技术积累并了解客户需求。目前国产示波器已经走出国门，希望通过10年或20年的努力，国产示波器中也能产生响当当的世界品牌。