解決方案 | 芯佰微賦能示波器：高速ADC、USB控制器和RS232芯片——高性能示波器的秘密武器！

示波器解決方案

總述：

示波器是電子技術領域中不可或缺的精密測量儀器，通過直觀的波形顯示，將電信號隨時間的變化轉化為可視化圖形，使復雜的電子現象變得清晰易懂。無論是在科研探索、工業(yè)檢測還是通信領域，示波器都發(fā)揮著不可替代的作用，幫助工程師和技術人員深入剖析電信號的細節(jié)，精準定位問題所在，為創(chuàng)新與發(fā)展提供堅實的技術支撐。

一、技術瓶頸亟待突破

性能指標受限：受模擬前端和ADC芯片技術的限制，高頻段難以實現高帶寬與高采樣率的匹配；在微弱信號測量時，ADC精度和模擬電路噪聲限制了垂直分辨率的提升；而擴充存儲深度則會引發(fā)速度與成本上的挑戰(zhàn)。

信號處理短板：處理多載波、高速串行等復雜信號能力不足，實時處理易因數據量大、算法復雜而延遲、卡頓。

集成融合受阻：多通道集成時，通道同步精度和串擾問題突出；多功能融合面臨功能協(xié)調、資源分配和電路設計難題。

二、芯佰微解決方案

面對示波器面臨的相關技術瓶頸，芯佰微優(yōu)化模擬前端與ADC芯片，推出如下幾款產品，為示波器性能提升提供有力支持。

ADC（高速模數轉換器）

在示波器中，高速 ADC 芯片負責將模擬信號精準轉換為數字信號，其高采樣率和高精度確保了高頻信號的細節(jié)捕捉，使示波器能夠精確還原復雜波形。

USB（USB控制器）

USB控制器芯片作為示波器與外部設備的通信橋梁，實現了數據的高效傳輸與共享，便于用戶進行深入分析。

RS232（接口芯片）

RS232 芯片則適用于低速長距離通信，使示波器得以與傳統(tǒng)設備對接，拓展了應用場景，助力示波器在不同工業(yè)環(huán)境發(fā)揮作用。

如下是示波器應用框圖：

**ADC推薦CBM08AD1500；

**USB推薦CBM9002；

**RS232推薦CBM3232；

芯佰微對此示波器方案推出了以下產品：

CBM08AD1500是一款高速模數轉換器，具備以下特性參數優(yōu)勢：

• 高采樣率：采樣頻率為1.5GSPS，可選擇SDR或者DDR輸出時鐘，采用雙邊采樣（DES）模式時，能以3GSPS的速度利用一條模擬輸入通道進行采樣，可滿足如雷達、通信接收等對信號采樣速度要求極高的應用場景，確保能夠快速、準確地捕捉到高速變化的模擬信號。
• 高分辨率：分辨率為8位，可將模擬信號轉換為具有一定精度的數字信號，在8位分辨率下，能精確再現模擬信號的細節(jié)，尤其適用于對速度有高要求但對精度要求不那么嚴苛的場景，確保了速度的同時，提供了足夠的信號分辨能力。
• 低功耗：采用 CMOS工藝制造，具有低功耗的特點，有助于降低系統(tǒng)的整體功耗，減少能源消耗，適用于對功耗有嚴格要求的設備或系統(tǒng)，如便攜式設備、電池供電設備等，能有效延長設備的續(xù)航時間或降低能源成本。
• 線性誤差?。弘娐吩O計和工藝保證了其具有較小的線性誤差，在將模擬信號轉換為數字信號的過程中，能夠更準確地反映輸入信號的真實值，提高數據的準確性和可靠性，對于需要精確測量和處理信號的應用至關重要。
• 自動校正功能：具備增益和失調自動校正功能，通過 3－線接口可對內部電路的增益、失調和通道間的時鐘匹配進行校正，能夠自動適應不同的工作條件和環(huán)境變化，減少了外部校準的需求，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和一致性。
• 靈活的輸入輸出模式：模擬輸入為差分輸入，即可交流耦合也可直流耦合，能適應多種不同類型的模擬信號源輸入；時鐘輸入電路內部設有直流偏置，必須交流耦合輸入；輸出采用 LVDS 電平標準，具有高速、超低功耗、低噪聲和低成本的優(yōu)良特性，且輸出位寬為32bit數字信號，采用并行輸出，可方便地與其他數字電路進行連接和數據傳輸。
• 兼容性強：與國外TI公司產品 ADC08D1500 管腳排列相同，功能和性能可直接替換 ADC08D1500，在進行產品設計和升級時，可方便地替代進口產品，為用戶提供了更多的選擇和便利，也有助于降低成本和提高供應鏈的穩(wěn)定性。

CBM9002是一款USB控制器芯片，具備以下特性參數優(yōu)勢：

• 強大處理能力：采用增強型 8051 內核，可工作在 48MHz、24MHz、12MHz 頻率下，每個指令周期為 4 個時鐘，是標準 8051 速度的3倍，能夠快速處理復雜的計算和控制任務，滿足高要求應用場景。
• 支持高速 USB：支持標準的 USB2.0 協(xié)議，已通過 USBIF的USB2.0兼容性測試，集成 USB2.0 收發(fā)器、智能串行接口引擎，支持高速模式（480Mbps）、全速模式（12Mbps），可確保設備間高速數據傳輸，滿足如數據采集、圖像傳輸等對數據傳輸速度要求高的應用。
• 豐富外設接口：提供2個UART 接口、最多40個雙向IO口，還支持I2C、SPI 等多種低速通信接口，方便與各種傳感器、執(zhí)行器等外部設備連接，輕松擴展功能，適應不同應用需求。
• 大容量存儲：片上有16K字節(jié) code/data RAM 和0.5K字節(jié)data RAM，可為用戶程序和數據存儲提供充足空間，減少對外部存儲的需求，提高系統(tǒng)集成度和可靠性。
• 低功耗設計：支持掛起模式，功耗最低不超過 1mA，任何模式下ICC不超過 85mA，有助于延長設備電池使用時間，適合對功耗要求嚴格的應用，如智能家居、可穿戴設備等。
• 高集成度：將多種功能集成在一個芯片上，減少了外部器件的數量，降低了系統(tǒng)的成本和復雜性，同時使設備更加緊湊，便于攜帶和安裝。
• 國產化替代優(yōu)勢：可平替美國賽普拉斯的CY7C68013A產品，腳位功能完全兼容，在保持高性能的同時，國產化可控制生產周期，價格相對合理，具有較高的性價比。

CBM3232是一款接口芯片，具備以下特性參數優(yōu)勢：

• 高數據傳輸速率：數據傳輸速率高達 120Kbps，可滿足如投影儀主控通訊、交流充電樁計費控制單元等多種應用場景對通訊速率的要求，也為未來可能的高速通信需求預留了擴展空間。
• 高 ESD 抗干擾能力：具備 ±15KV 空氣放電等級和 ±8KV 接觸放電等級，部分型號如 CBM3232ATS16 能達到（IEC61000-4-2，±12kV 接觸放電）（IEC61000-4-2，±15kV 空氣放電），可將接口器件損壞的可能性降至最低，保證了設備接口的可靠性，減少因靜電放電等因素導致的故障。
• 寬電源電壓范圍：可在3V 至 5.5V 電源范圍內工作，能適應多種不同的電源環(huán)境，在不同的供電條件下都能穩(wěn)定運行，提高了芯片的適用性和靈活性。
• 電路設計簡單：以3V Vcc供電為例，CBM3232ATS16 芯片外部僅需5個0.1μF電容即可在 3.3V 電源下運行，簡化了外部元件配置，進而降低了電路設計的復雜度并節(jié)約了成本。
• 兼容性強：兼容國際標準 TIA/EIA-232，對RS232外設兼容性強，便于與各種符合 RS-232 標準的設備進行連接和通信，可廣泛應用于筆記本、掌上電腦、打印機等多種設備。
• 工作溫度范圍廣：部分型號工作溫度為 -40-85℃，能滿足工業(yè)級應用場景的要求，可在較為惡劣的環(huán)境溫度下穩(wěn)定工作，適用于如工業(yè)控制、車載電子等對環(huán)境適應性要求較高的領域。

三、應用場景

芯佰微憑借強大研發(fā)實力進軍示波器應用領域。其研發(fā)團隊擁有深厚技術積淀。經過深入的市場調研和技術攻關，成功推出了專為示波器設計的高性能產品。這些產品信號處理精準，助力示波器捕捉細微信號，為科研、工業(yè)等領域提供技術支撐，推動示波器應用邁向新高度。

（一）電子集成電路領域：

用于觀測電路中各節(jié)點的電壓、電流波形，分析信號的幅度、頻率等參數，排查電路故障，優(yōu)化電路性能。

（二）通信工程領域：

能夠分析信號調制與解調流程，驗證通信協(xié)議合規(guī)性，并測量射頻信號的功率、頻率等關鍵參數。

（三）電力系統(tǒng)領域：

能夠監(jiān)測電力信號波形，評估電能質量，測試電力設備的運行狀態(tài)，調試電力電子裝置。

（四）汽車電子領域：

可檢測汽車電路信號以診斷故障，在汽車電子部件研發(fā)中進行測試優(yōu)化，還用于電磁兼容性測試。

• 教育科研領域：

它是教學實驗中不可或缺的工具，有助于學生深入理解電信號知識和電路原理，同時，也為量子物理實驗、生物電信號測量等科研項目提供關鍵的數據支持和分析手段。