示波器是電子設計工程師不可或缺的測試工具之一。60余年來，作為一種圖形顯示設備，與其他通用測試測量儀器相比，示波器經(jīng)歷了無數(shù)的技術創(chuàng)新和市場變革，見證了每一個具有劃時代意義的電子產(chǎn)品或設備的誕生。

　　二十世紀四十年代，雷達和電視的設計開發(fā)需求催生了第一代電子示波器，奠定了現(xiàn)代示波器的基礎。半導體和電子計算機的問世，促進了電子示波器帶寬的發(fā)展，以美國、日本和英國等國家為代表的測試測量公司不斷推出新品。至上世紀六十年代，已經(jīng)出現(xiàn)了帶寬6GHz的取樣示波器和帶寬4GHz的行波示波管等，便攜式和模塊化示波器相繼有產(chǎn)品問世。模擬示波器在上世紀七十年代達到了發(fā)展的頂峰。

 　數(shù)字電路技術以及工程師對高帶寬的需求是數(shù)字示波器發(fā)展的巨大推動力。要提高帶寬，模擬示波器需要示波管、垂直放大和水平掃描全面發(fā)展，而此時的數(shù)字示波器只需提高前端的A/D轉換器的性能。二十世紀八十年代，數(shù)字示波器的發(fā)展導致模擬示波器逐漸從前臺退到了后臺。

　　初期的數(shù)字示波器并不完美，工程師多年養(yǎng)成的對模擬示波器的使用習慣是數(shù)字示波器必須面對的巨大挑戰(zhàn)。到了上世紀九十年代，數(shù)字示波器除了性能的全面提升，在面板的設計上充分吸取了模擬示波器的優(yōu)點，幾乎出現(xiàn)了數(shù)字示波器模擬化的現(xiàn)象，以至于在今天的高端示波器上依然保留著工程師習慣的按鈕。

　　Frost & Sullivan 在2008年給出的一份有關示波器市場發(fā)展的報告中指出，通信和計算機工業(yè)技術推動了示波器市場的發(fā)展，2007年全球示波器市場已經(jīng)超過12億美元。從模擬技術向數(shù)字RF技術的轉變產(chǎn)生了對高性能RF測試工具和模塊化示波器的大量需求。與此同時，對模擬示波器的需求持續(xù)下降，相應的市場空間越來越小。下圖中的數(shù)據(jù)表明，數(shù)字示波器已經(jīng)成為市場的絕對主力并大有完全取代模擬示波器之勢。

　　今天的數(shù)字示波器已不僅僅是描繪信號波形這樣簡單，PCI Express 2.0、SATA III 以及HDMI 1.3等廣泛用于計算機和消費電子等領域的高速串行總線技術，要求數(shù)字示波器必須具備高帶寬、深存儲和波形快速刷新率等性能。安捷倫公司在2008ADMF論壇上展示的90000系列和80000系列高端示波器，覆蓋了當今先進的高速串行總線技術的需求。安捷倫公司數(shù)字測試工廠的資深產(chǎn)品應用經(jīng)理Johnnie Hancock 在論壇上表示：“示波器未來的發(fā)展趨勢將是帶寬越來越寬，采樣速度越來越高。高速A/D轉換器是實現(xiàn)示波器高帶寬的關鍵。安捷倫公司秉承了傳承多年的惠普之道“跳出框框思考”，憑借公司多年的技術積累，選擇了技術門檻最高的單芯片A/D轉換器實現(xiàn)方案，轉換器的采樣速率可達20G，功耗僅為十幾瓦?！蓖ǔ?，提高A/D轉換器轉換速率有三種實現(xiàn)方法，即單芯片高速A/D、多片A/D組合及下變頻，三種實現(xiàn)方法在技術上各有優(yōu)劣，其中以第一種實現(xiàn)方法技術門檻最高，但在保證測量的保真度上是最有效的。多片A/D組合方法，回避了A/D芯片研發(fā)的難題，但會面臨信號如何均勻的分布，包括一致性、采樣時鐘分配、保持穩(wěn)定等技術難題。下變頻方法類似于頻譜分析儀，下變頻以后再通過A/D轉換，然后計算出一個波形。

　　示波器的模擬前端是實現(xiàn)高帶寬的另一關鍵部件，大量使用分立器件將會導致整機的高故障率。安捷倫在相關產(chǎn)品中采用了數(shù)字RF技術，將衰減器、前置放大器和觸發(fā)電路集成在一片SoC中，保證了系統(tǒng)的低功耗和高穩(wěn)定性。在ADMF論壇上，Johnnie Hancock還提出：“存儲深度已經(jīng)不再是技術難題，但是讓示波器在保證深存儲的情況下，支持很高的波形刷新響應速度是一個挑戰(zhàn)，ASIC的應用除了確保深存儲，還保證了快速的波形刷新。”在A/D轉換器和存儲器之間加入一個ASIC芯片，有效避免了數(shù)據(jù)采集與CPU之間頻繁的數(shù)據(jù)交換，減少了誤碼的發(fā)生。此外，ASIC還兼有數(shù)據(jù)加速器和校準的功能。

      通信和計算機業(yè)正在以空前的速度進行著技術演進，高速串行接口的應用將橫跨各個消費產(chǎn)品市場，示波器市場必將有更加廣闊的前景，更高帶寬以及產(chǎn)品性能的提升將是示波器未來發(fā)展的趨勢，數(shù)字示波器已經(jīng)成為市場的絕對主角。示波器技術將引發(fā)一系列技術變革：高采樣率的需求必將加速A/D轉換器的技術創(chuàng)新；數(shù)字RF技術應用于示波器的模擬前端將成為高端示波器的一個主流技術趨勢；在確保深存儲度的情況下，使得示波器依然擁有極高的波形刷新響應速度，較低的生產(chǎn)成本，ASIC將會在越來越多的示波器設計中得到使用。