你是不是已经感受到,目前身边的“物”变得越来越“活”,家中遍布智能电饭煲、智能冰箱、智能空调…智能音响还能趁你不注意随心唱一首歌。对于硬件测试工程师来说,如果有一款能进行深度学习的示波器,测试工作也可以瞬间变智能。最近, 是德科技 就推出了一款具有开创性意义的示波器 --Infiniium MXR 系列,在示波器中引入“故障猎人”的概念,工程师只要按下两个按钮,示波器就会对被测信号进行深度学习,帮助工程师快速找出可能的故障。

面对如此新奇的功能,在发布会上引起一篇哗然,媒体发出多次追问,是德科技大中华区汽车与新能源测试方案市场经理杜吉伟介绍,“是德科技已经不再是一个传统的硬件公司,我们在硬件的基础上提供更多的软件方案和服务。这是我们首次在示波器中引入了‘故障猎人’的概念,因为好多客户不是示波器领域的专家,他们只是想调整电路,发现信号里面的异常信号,使用 Infiniium MXR 系列示波器,用户只要按两个按纽,示波器就会自动的对被测信号进行深度学习,然后得出正常信号的样子,准确率达到 80%,如果出现毛刺、矮脉冲等小概率的事件会通知用户。同时我们将电源完整性测试做成一个软件包,包括传统的电源纹波分析、串扰分析等,它会告诉用户周围的高速信号对他有没有干扰?干扰多大?如果去掉了干扰,信号的测量参数会发生哪些变化?”

是德科技(中国)有限公司大中华区汽车与新能源测试方案市场经理杜吉伟

采用‘故障猎人’的好处是可以节约调试时间。同样的工作量,用户使用故障猎人功能进行测试,可能一、两分钟就能发现问题,如果自己手动测试,可能需要几个小时,甚至几天来完成。“虽然是德科技以前有一款软件是支持深度学习,但不是用于调试,而是用于分析。比如要测 USB3.0,我们的深度学习库中,市面上已经有很多厂家已经将 USB 的测试结果共享了,并且有测试报告和测试分析。通过深度学习对比,可能会对你的方案进行评测,告诉你哪些地方做得不足,哪些地方有待提高。”杜吉伟解释,“故障猎人是本地的深度学习,用户先连接被测对象,然后实时进行深度学习,和云服务不同,因为用户可以把数据传到云端,然后慢慢学习,但不是实时的,本地深度学习有利于机密保护,用户不需要联网就可以进行深度学习。”

帮客户实现 看更多、做更多、节省更多

带有故障猎人功能的这款示波器就是是德科技面向中端市场最新推出的 Infiniium MXR 系列,集合了高端示波器和低端示波器的优点。杜吉伟介绍,“InfiniiVision MXR 系列可谓集合了 InfiniiVision X 系列的多合一和快响应的功能,以及高端 UXR 的高性能于一身,搭配是德科技全方位的软件解决方案,可进一步提供电源完整性、信号完整性、高速总线和接口的一致性测试和验证。所谓‘ 8 合 1’ ,包含实时频谱分析仪(RTSA)、示波器、数字电压表(DVM)、波形发生器、频响分析仪(波特图)、频率计数器、协议分析仪和逻辑分析仪,这些功能是对 X 系列功能的沿用,另外,内部采用先进的 ASIC 硬件处理大数据,来自 UXR 系列。”

现在电路设计测试面临很多挑战,有些事目前的示波器不能解决的。 比如 DDR 内存测试,高端嵌入式电路里通常会用到 DDR3、DDR4,以及 DDR5,除了高速数字数据信号,里面还会有 DC-DC 的电源轨,包括 3.3V、5V、2V、1.8V、1.2V,甚至 1.1V 的信号。这种信号的上电顺序和掉电顺序是有严格要求的,如果顺序不对整个电路板都会出现问题,这就需要多通道同时验证多路电源轨。另外,针对电源完整性验证,现在的电路板里通常有如 Type C、MIPI 这些高速信号,以及 WiFi、Bluetooth、5G 等无线信号,高频信号和直流电源之间会相互干扰,所以验证电源完整性时不仅需要多个通道,同时需要带宽能够覆盖无线信号和高速数字信号,原来的多通道示波器带宽只能做到 2GHz 及以下,而 WiFi6、MIPI、USB 对带宽的要求都超过了 2GHz。因此,这些应用所需要的示波器既要支持八个通道,同时带宽还要超过 2GHz,甚至要达到 6GHz,Infiniium MXR 系列示波器正好可以填补这个空白。

InfiniiVision MXR 系列 MXR 系列面对用户痛点,整合了客户的需求,集成了高端示波器和低中端示波器的优点,可以帮助客户做到“看更多、做更多、节省更多”。

看更多 就是既不牺牲测量精度,且响应速度快,比如测眼图,一秒钟能够画 75 万个 UI(UI 就是 Unit Interval)。实时频谱一秒钟能画 40 万个 FFT,如果测量,一秒钟能测量超过 30 万个。 ADC 有效位精度可以到达 9bit,如果采用高分辨率可以达到 16bit,本底噪声达到 43µV,时间基准是 8ppb(注意:不是 ppm,ppm 是百万分之一,ppb 是一千个百万,8 个 ppb 就是百万分之 0.008),目前是业内最高,这个指标在 UXR 系列的基础上做了改进,已经超过了 UXR 系列。

另外,MXR 系列示波器的 8 个模拟通道可以同时用,而且每个通道都是 6GHz 的带宽,采样率是 16GSa/s。杜吉伟强调,“性能不妥协就是全打开带宽是满带宽,采样率是满采样率,存储深度标配都是 200Mpts,显示分辨率采用了高清显示分辨率,配置 15.6 英寸大屏幕。”

首次在实时示波器里面内置了实时频谱仪的功能,从频域和时域都做到实时性,能够捕获稍纵即逝的信号,对 I/Q 信号进行解调和分析,而且八个通道可以同时支持实时频谱仪。比如蓝牙、WiFi、Sub-6G 信号的中心频率不同,但是可以在一个电路板里用多个通道同时测试。实时频谱仪和扫描仪不同,扫描仪可能会漏信号,但实时频谱仪可以做到时域波形捕获,基本不漏信号。

所谓“做更多”,杜吉伟解释,“虽然 Infiniium UXR 示波器的各项测试功能并没有达到以前高端示波器的顶级性能,但是性价比是最高的。比如一个电压表(数字万象表)能够测电压、电流,能做好多事情,还能够测三极管、二极管,MXR 示波器的电压表可以测电压,里面有一个电压表的独立电路,借助示波器的探头可以直接读出电压,比示波器看波形再去测更方便。关于任意波发生器,在某些应用中,如果你需要替代电路里的晶振,就可以就产生一个 10MHz 的晶振信号,不需要再用一台任意波发生器,另外,做频响分析、波特图分析直接用内置的任意波发生器就可以实现。虽然 8 合 1 的 UXR 示波器不能替代 8 个独立的仪器,但是在大部分常用的场合,以示波器为中心、为核心功能可以完成。其中数字电压表和频率计是标配的,其他 5 项可以选配。而且 MXR 系列的架构可以升级。比如客户买了四通道,根据需要可以升级成八通道,还可以增加实时频谱仪等多种模块。”

节约更多 一个是节约时间,一个是节约经费。节约时间,引入故障猎人可以进行深度学习,先学习信号,脉宽,先测量,进行大数据测量之后,再进行深度学习。示波器会告诉你,里边有矮脉冲,边沿速度很慢的信号,用户使用 Copy to Triger,只要把这个故障信号 Copy to Triger 自动变成触发条件,自动触发、实时调试,就可以实时观察矮脉冲。因为 8 个通道是时间相关、相位相关,能看出相关性。这个狩猎过程是自动化的,可以节约用户的时间。

另外,客户安装一个 Infiniium 离线分析软件,全球不同的研发部门可以协同作业,这样客户不需要每个人都用示波器,一个示波器采集的数据,其他人也可以做不同的分析。

示波器从高端向低端延伸,创新有道

一般公司发布产品都是按照从低端到高端的步调,是德科技的顺序却是反的,先推出了最高端产品,再推出了中端产品和低端产品,三个系列的市场布局会是怎样的? 杜吉伟解释, 目前示波器的研发在业界分为两种情况,一种是从低端向高端发展,带宽越做越高,功能越做越多,另外一种和是德科技类似,从高端产品向低端产品延伸,第一阶段,我们推出 110GHz 带宽的 Infiniium UXR 系列;第二阶段我们开始推 13GHz 到 33GHz 带宽的 Infiniium UXR 系列示波器;第三个阶段,也就是现阶段,我们推出 500MHz 到 6GHz 带宽的 MXR 系列示波器。我们衡量过,如果从低端往高端发展,成本越来越低,因为芯片变化不是特别大,就尽量把芯片的能力发挥出来;如果从高端向低端做,带宽从 110GHz 到 13GHz,其实成本压力很大,但是好处是高端产品的性能可以直接利用,用户体验比较好。我们尽量在降低成本,但是会保留一些用户需要的性能。我们自己推演了如何提高性价比,同时满足用户的需求,将低中端产品的灵活性和高端产品的高性能集成到一起。”

是德科技(中国)有限公司大中华区市场总经理 郑纪峰

关于技术和产品研发,是德科技在数字示波器领域已经耕耘多年,在高端示波器领域一直占据着非常有利的市场竞争地位。 是德科技 ( 中国 ) 有限公司大中华区市场总经理郑纪峰介绍, 是德科技科技拥有一种非常独特的创新架构,我们的创新核心动力来自于三层创新架构。第一层是 Keysight Labs Central Teams,专注在超前的技术研究,这些技术研究会超前五年到十年,包括研发很多核心软件和专有芯片。Keysight Labs 分布在世界各地,美国、中国、欧洲、日本都有分部,北京也有一个非常重要的 Keysight Lab;第二层是 Centers of Excellence,就是产品创新中心,帮助是德科技研发各种产品,比如示波器、频谱仪、信号源、网络仪等;第三层是 Solutions Groups,这是是德科技从安捷伦(Agilent)拆分出来以后一个新改变,目前 5G、数据中心、汽车等行业客户会提出不同的需求,只提供一款示波器无法满足这些需求,创新中心的作用就是帮助客户完成交钥匙工程,这样的三层创新架构保证了我们的产品、解决方案(solution)在市场上具有持续的竞争优势。”

关于创新对示波器家族的作用,郑纪峰解释 以最高端的 Infiniium UXR 系列示波器为例,其实时带宽高达 110GHz,采样率高达 256GSa/s,数据采集速率是 10Tb/s,而且在 4 个通道中保持一致。是德科技的三层创新架构推动了很多硬核科技的创新,包括 3D 存储管理器、为示波器定制的数据处理 ASIC 和 10bit A/D 转换器,这些创新产品和技术帮我们实现了业界最高性能。”