[原创] 发明了世界第一台数字示波器的力科又为工程师献上了一份厚礼

谈到LeCroy（力科）这家公司，就会让人想起以示波器为代表的信号分析产品。该公司正是精于这方面的研发。力科是高能物理学家Walter LeCroy于1964成立的一家美国公司，起初专业研制高能物理测试仪，其早期的多通道数据采集卡用于高速物理粒子脉冲信号的采集。

2004年和2006年，通过收购两家协议分析仪厂商（CATC和Catalyst），并将它们合并成一个协议分析部门，这帮助力科逐渐成为了全球协议分析仪的翘楚。2012年，力科被Teledyne收购，成为Teledyne LeCroy。

说起示波器，1970年之前的产品还都是模拟的，而当今用到的则都是数字化的产品了，这是因为，1971年，LeCroy发明了第一台数字示波器。所谓数字的，就是通过ADC将模拟的输入信号转化为数字的，然后再进行处理。其重要参数指标为带宽和通道数，再有就是精度（ADC位数）、采样率和存储深度。通道数方面，传统的示波器多为4路，而当今的产品则较传统的多了很多，8路较为常见，最高甚至达到64路。

在精度方面，目前业界最高的是12bit，而这也是LeCroy所擅长的，因为业界很多示波器还处在8bit的水平。在带宽方面，LeCroy已经可以提供最高100GHz的产品，其单台仪器普遍实现了8通道，而通过模块化的设计和组合，最高可以实现64路的高端应用方案。

在示波器中，精度和速度永远是矛盾的，总是相互制约，即ADC的位数和仪器的带宽之间，总是需要权衡，是此消彼长的关系。在这方面，LeCroy区域销售经理Scott Zhang表示，他们正在带动行业，从8bit进阶到12bit，为此，该公司在研发相关ADC方面投入了很大的财力和人力。因为示波器用的ADC与通用ADC产品不同，大都是由示波器设备厂商自己研发，因为普通ADC的采样率很难满足示波器的需求。

在精度方面，LeCroy的12bit性能是纯硬件实现的，这个精度的示波器也是该公司于2011年在业界第一家推出的。目前，业界有一些方案是通过软件和算法实现12bit的精度，但这样做会牺牲一部分带宽和采样率。而纯硬件实现的12bit性能，则不存在这些问题。对此，Scott Zhang表示，LeCroy的核心工作，就是围绕12bit的精度，不断提升示波器的带宽和采样率，以满足越来越苛刻的应用需求。

LeCroy的产品线大致可以分为4档，从经济型，到多通道、模块化方案（最低20GHz带宽，64路通道），涵盖了各个层面的应用需求，近些年不断推出新品。

WavePro HD高精度示波器

近期，LeCroy发布了WavePro HD高精度示波器，它首次结合了HD4096 12位高精度技术和8 GHz带宽，实现了低噪声和高信号保真度。

WavePro HD示波器具有高达5 Gpts的快速响应和易于浏览的采集存储器，这也是业界首创，可以长时间捕获极其精细的波形细节.

WavePro HD 12位示波器特别支持工程师开发尺寸更小、速度更快和功耗更低的移动和手持设备和高速、深度嵌入式计算系统和数据中心，这些系统的共同特点包括模拟传感器输入、具有极低电压电源轨的电源配送网络（PDN）以及高速CPU和串行数据接口。 这就要求示波器在高采样率下具有高分辨率、低噪声、高带宽和长捕获时间的独特组合，以完成系统的全面调试。

所有WavePro HD示波器都配备15.6寸、1920 x 1080电容式触摸屏和Teledyne LeCroy强大的MAUI用户界面，可以实现直观、高效的多点触控操作。 WavePro HD有四种型号，带宽从2.5 GHz到8 GHz，均具有高达20 GS / s的采样率。

下面看一下这款新方案都有哪些性能。

WavePro HD的核心是一个新的8-GHz芯片组，包括一个低噪声前端放大器和一个12位ADC， 该芯片组与新型低噪声、高带宽系统架构紧密集成，可在这款8 GHz 、12位示波器中充分发挥HD4096高精度技术的潜力。与之竞争的仪器不是简单地将10位或12位ADC放入传统的8位信号路径，就是使用软件技术牺牲带宽以获得更高的分辨率， WavePro HD的HD4096技术在全带宽下提供最高分辨率和最低噪声，没有任何的折中平衡。

借助WavePro HD的新一代信号采集和存储管理架构，5G样点采集速度快且响应迅速。同时，WavePro HD的MAUI高级用户界面可以轻松查找、浏览并全面分析感兴趣的波形特征，WavePro HD可以20 GS/s的全采样率采集250 ms，并始终保持12位分辨率。

在WavePro HD中，高分辨率模拟输入通道可与可选的混合信号示波器（MSO）数字输入通道相结合，捕捉各种模拟传感器、数字逻辑、电源轨、串行数据和其他信号，串行数据触发、解码、测量/图形和眼图（TDME）选项对标准分析工具做了全面增强。

因此，WavePro HD可在任何高速和低速信号（包括电源配送网络（PDN）信号，模拟传感器输入、数字和串行数据信息）之间执行业界最佳的长时间捕获因果分析， 当与 LeCroy的深度分析工具箱配合，可以完成高速串行数据抖动分析和一致性测试，用户可轻松获得深度嵌入式计算系统的理想调试和分析方案。

WavePro HD的高带宽和高垂直分辨率非常适合测量和分析芯片和系统PDN行为，高带宽意味着高速芯片效应（如地弹）的精确表征，而WavePro HD的高动态范围和0.5％增益精度确保了对诸如轨道塌陷等噪声敏感测量的信心。极低的本底噪声与频谱分析工具相结合，有助于提取和识别最细微的PDN干扰源，RP4030 4 GHz电源完整性探头通过灵活的连接前端与原始信号路径相连接，实现了WavePro HD电源完整性验证能力。

在EMC实验室中，WavePro HD巧妙地结合了2.5或4 GHz带宽和非常高的采样速率和分辨率，能够实现极其准确的脉冲特性表征。同时，在测试台上，系统设计人员必须从密集的电磁环境中识别出EMI干扰源， WavePro HD的超低噪声和直观的频谱分析功能相结合，组成了强大的干扰搜索工具。

对于串行数据分析来说，12位分辨率、低本底噪声和极低的时基抖动（60 fs）为WavePro HD在抖动和噪声测量方面带来巨大优势。可选的SDAIII CompleteLinQ软件包含业界最完整的串行数据抖动和垂直噪声分析工具，而可选的QualiPHY串行数据一致性软件包可轻松进行物理层一致性验证。

WavePro HD配备新的支持8 GHz带宽、兼容BNC的ProBus2探头接口，新的8GHz和6 GHz ProBus2探头可以直接连接到WavePro HD示波器，也可以兼容其他Teledyne LeCroy示波器上的4 GHz ProBus接口。 此外，ProBus兼容探头还可以与新型ProBus2接口配合使用，无需适配器，确保ProBus 2接口与 LeCroy广泛的现有探头兼容。

结语

对于示波器市场而言，目前也主要是由美国等企业把控。我国国内也有不少做示波器的厂商，但就性能，特别是带宽而言，能做好2GHz的厂商都是屈指可数。在业界对测试要求不断提升的当下，对进口中高端信号分析仪器的依赖度仍然很高。像WavePro HD这样的示波器，恐怕国内在短时间内还很难研发出来。

最近的中兴事件，同样波及到了高性能信号分析仪器领域。美国商务部要求，所有产自美国的、带宽在60GHz以上的设备，如果要出口到中国，必须向其提出申请，得到许可后才能放行。

Teledyne LeCroy也是中兴的合作伙伴，在这方面，Scott Zhang表示，该公司也一直在与美国商务部沟通，争取能将更先进的设备卖到中国。而实际上，相关窗口一直都没有关闭，华为等国内厂商也一直在使用LeCroy的高性能信号分析仪器。我们希望这次风波能尽早过去。

文/半导体行业观察 张健

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