示波器解决方案

总述：

示波器是电子技术领域中不可或缺的精密测量仪器，通过直观的波形显示，将电信号随时间的变化转化为可视化图形，使复杂的电子现象变得清晰易懂。无论是在科研探索、工业检测还是通信领域，示波器都发挥着不可替代的作用，帮助工程师和技术人员深入剖析电信号的细节，精准定位问题所在，为创新与发展提供坚实的技术支撑。

一、技术瓶颈亟待突破

性能指标受限：受模拟前端和ADC芯片技术的限制，高频段难以实现高带宽与高采样率的匹配；在微弱信号测量时，ADC精度和模拟电路噪声限制了垂直分辨率的提升；而扩充存储深度则会引发速度与成本上的挑战。

信号处理短板：处理多载波、高速串行等复杂信号能力不足，实时处理易因数据量大、算法复杂而延迟、卡顿。

集成融合受阻：多通道集成时，通道同步精度和串扰问题突出；多功能融合面临功能协调、资源分配和电路设计难题。

 

二、芯佰微解决方案

面对示波器面临的相关技术瓶颈，芯佰微优化模拟前端与ADC芯片，推出如下几款产品，为示波器性能提升提供有力支持。

ADC（高速模数转换器）

在示波器中，高速ADC芯片负责将模拟信号精准转换为数字信号，其高采样率和高精度确保了高频信号的细节捕捉，使示波器能够精确还原复杂波形。

USB（USB控制器）

USB控制器芯片作为示波器与外部设备的通信桥梁，实现了数据的高效传输与共享，便于用户进行深入分析。

RS232（接口芯片）

RS232芯片则适用于低速长距离通信，使示波器得以与传统设备对接，拓展了应用场景，助力示波器在不同工业环境发挥作用。

如下是示波器应用框图：

**ADC推荐CBM08AD1500；

**USB推荐CBM9002；

**RS232推荐CBM3232；

 

芯佰微对此示波器方案推出了以下产品：

CBM08AD1500是一款高速模数转换器，具备以下特性参数优势：

 

 

l 高采样率：采样频率为1.5GSPS，可选择SDR或者DDR输出时钟，采用双边采样（DES）模式时，能以3GSPS的速度利用一条模拟输入通道进行采样，可满足如雷达、通信接收等对信号采样速度要求极高的应用场景，确保能够快速、准确地捕捉到高速变化的模拟信号。

l 高分辨率：分辨率为8位，可将模拟信号转换为具有一定精度的数字信号，在8位分辨率下，能精确再现模拟信号的细节，尤其适用于对速度有高要求但对精度要求不那么严苛的场景，确保了速度的同时，提供了足够的信号分辨能力。

l 低功耗：采用CMOS工艺制造，具有低功耗的特点，有助于降低系统的整体功耗，减少能源消耗，适用于对功耗有严格要求的设备或系统，如便携式设备、电池供电设备等，能有效延长设备的续航时间或降低能源成本。

l 线性误差小：电路设计和工艺保证了其具有较小的线性误差，在将模拟信号转换为数字信号的过程中，能够更准确地反映输入信号的真实值，提高数据的准确性和可靠性，对于需要精确测量和处理信号的应用至关重要。

l 自动校正功能：具备增益和失调自动校正功能，通过3－线接口可对内部电路的增益、失调和通道间的时钟匹配进行校正，能够自动适应不同的工作条件和环境变化，减少了外部校准的需求，提高了系统的稳定性和一致性。

l 灵活的输入输出模式：模拟输入为差分输入，即可交流耦合也可直流耦合，能适应多种不同类型的模拟信号源输入；时钟输入电路内部设有直流偏置，必须交流耦合输入；输出采用LVDS电平标准，具有高速、超低功耗、低噪声和低成本的优良特性，且输出位宽为32bit数字信号，采用并行输出，可方便地与其他数字电路进行连接和数据传输。

l 兼容性强：与国外TI公司产品ADC08D1500管脚排列相同，功能和性能可直接替换ADC08D1500，在进行产品设计和升级时，可方便地替代进口产品，为用户提供了更多的选择和便利，也有助于降低成本和提高供应链的稳定性。

CBM9002是一款USB控制器芯片，具备以下特性参数优势：

 

l 强大处理能力：采用增强型8051内核，可工作在48MHz、24MHz、12MHz频率下，每个指令周期为4个时钟，是标准8051速度的3倍，能够快速处理复杂的计算和控制任务，满足高要求应用场景。

l 支持高速USB：支持标准的USB2.0协议，已通过USBIF的USB2.0兼容性测试，集成USB2.0收发器、智能串行接口引擎，支持高速模式（480Mbps）、全速模式（12Mbps），可确保设备间高速数据传输，满足如数据采集、图像传输等对数据传输速度要求高的应用。

l 丰富外设接口：提供2个UART接口、最多40个双向IO口，还支持I2C、SPI等多种低速通信接口，方便与各种传感器、执行器等外部设备连接，轻松扩展功能，适应不同应用需求。

l 大容量存储：片上有16K字节code/dataRAM和0.5K字节dataRAM，可为用户程序和数据存储提供充足空间，减少对外部存储的需求，提高系统集成度和可靠性。

l 低功耗设计：支持挂起模式，功耗最低不超过1mA，任何模式下ICC不超过85mA，有助于延长设备电池使用时间，适合对功耗要求严格的应用，如智能家居、可穿戴设备等。

l 高集成度：将多种功能集成在一个芯片上，减少了外部器件的数量，降低了系统的成本和复杂性，同时使设备更加紧凑，便于携带和安装。

l 国产化替代优势：可平替美国赛普拉斯的CY7C68013A产品，脚位功能完全兼容，在保持高性能的同时，国产化可控制生产周期，价格相对合理，具有较高的性价比。

CBM3232是一款接口芯片，具备以下特性参数优势：

 

l 高数据传输速率：数据传输速率高达120Kbps，可满足如投影仪主控通讯、交流充电桩计费控制单元等多种应用场景对通讯速率的要求，也为未来可能的高速通信需求预留了扩展空间。

l 高ESD抗干扰能力：具备±15KV空气放电等级和±8KV接触放电等级，部分型号如CBM3232ATS16能达到（IEC61000-4-2，±12kV接触放电）（IEC61000-4-2，±15kV空气放电），可将接口器件损坏的可能性降至最低，保证了设备接口的可靠性，减少因静电放电等因素导致的故障。

l 宽电源电压范围：可在3.3V至5.5V电源范围内工作，能适应多种不同的电源环境，在不同的供电条件下都能稳定运行，提高了芯片的适用性和灵活性。

l 电路设计简单：以3.3VVcc供电为例，CBM3232ATS16芯片外部仅需5个0.1μF电容即可在3.3V电源下运行，简化了外部元件配置，进而降低了电路设计的复杂度并节约了成本。

l 兼容性强：兼容国际标准TIA/EIA-232，对RS232外设兼容性强，便于与各种符合RS-232标准的设备进行连接和通信，可广泛应用于笔记本、掌上电脑、打印机等多种设备。

l 工作温度范围广：部分型号工作温度为-40-85℃，能满足工业级应用场景的要求，可在较为恶劣的环境温度下稳定工作，适用于如工业控制、车载电子等对环境适应性要求较高的领域。

 

三、应用场景

芯佰微凭借强大研发实力进军示波器应用领域。其研发团队拥有深厚技术积淀。经过深入的市场调研和技术攻关，成功推出了专为示波器设计的高性能产品。这些产品信号处理精准，助力示波器捕捉细微信号，为科研、工业等领域提供技术支撑，推动示波器应用迈向新高度。

（一）电子集成电路领域：

用于观测电路中各节点的电压、电流波形，分析信号的幅度、频率等参数，排查电路故障，优化电路性能。

（二）通信工程领域：

能够分析信号调制与解调流程，验证通信协议合规性，并测量射频信号的功率、频率等关键参数。

（三）电力系统领域：

能够监测电力信号波形，评估电能质量，测试电力设备的运行状态，调试电力电子装置。

（四）汽车电子领域：

可检测汽车电路信号以诊断故障，在汽车电子部件研发中进行测试优化，还用于电磁兼容性测试。

教育科研领域：

它是教学实验中不可或缺的工具，有助于学生深入理解电信号知识和电路原理，同时，也为量子物理实验、生物电信号测量等科研项目提供关键的数据支持和分析手段。