今天在這時介紹一下MSO示波器的歷程,MSO 的全稱是 mixed signal oscilloscope(混合信號示波器)。除了能看模擬信號以外,還可以像邏輯分析儀一樣觀察多路數字信號。老惠普在 1996 年天才的推出了這個概念,并將其推廣成為示波器市場的主流產品。今年是*款 MSO 示波器上市 20 周年,已經多次更名的 Keysight 專門寫了一篇文章,講述混合示波器 MSO 出現的故事。結合這篇故事,我們也來回顧一下MSO 的歷史。
故事先得從 Tektronix TLS216 說起。這是在 1991 年泰克推出的一款怪獸級示波器。那時候數字示波器技術剛剛成熟,500MHz 帶寬示波器已經算配置了。TLS216 在一臺示波器內集成了 16 個帶寬 500 MHz,采樣率 2Gsps ,分辨率 8 bit 的通道,非常夯的配置。產品被命名為邏輯示波器(Logic Scope),與今天的 MSO 概念非常接近,甚至 ebay 上不少賣家直接把它稱作 MSO 示波器。
這么做也并非拍腦袋,傳統邏輯分析儀只有 1bit 分辨率,只能看到 0/1 的區別,如果要觀察數字電路波形細節,關心信號上升下降沿、過沖情況,只有高分辨率才能做到。
TLS216 跟 TDS600 示波器使用的硬件平臺相同。硬件上相當于把四臺四通道示波器集成在一個機箱里。
所以硬件上,這實際就是一個 16 通道的示波器,輔以增強的觸發功能(提供了時序觸發和超時觸發)用于數字電路的測試。
需要注意的是,每條曲線都是一路 8bit ADC的采集結果
由于價格比較貴,另外每通道的內存比較小,輸入范圍只有正負 5V(只適用于數字電路測試)。市場需求量有限,所以只推出了一代產品,沒成氣候。但市場上混合信號測試的需求已經出現。
實際上那個年代的邏輯分析儀市場已經非常成熟。由于計算機技術的發展,大型邏輯分析儀的市場需求非常旺盛。銷量上泰克和 HP 交替。HP 在 80 年代初的時候把大量的資源投入到計算機產品線,導致邏輯分析儀銷量被泰克反超。而 1988 年,HP 又因為推出了物美價廉的 16500A 再次反超泰克。
過去 30 年邏輯分析儀的銷售情況
進入 90 年代 HP 邏輯分析儀形勢一片大好的情況下,有些工程師卻看到了新的需求。當時 8位 / 16位的微處理器開始大量出現。8/16bit 總線的測試需求越來越多。HP 基于當時 54600 示波器平臺,推出了一款小只的 16 路邏輯分析儀 54620A,受到了歡迎。
54620A 16 通道邏輯分析儀,前面板兩個 BNC 接口是觸發入和觸發出
惠普在 Colorado Springs 的工廠負責時域測量儀器。因為示波器市場落后太多,整個產品線都在全身心投入邏輯分析的研發。從管理層的角度,也都對研發新的示波器產品不太感冒。
Bob Witte 的手繪 MSO 項目介紹圖
Bob Witte 是當時示波器的項目。考慮到當時的情況,他覺得立項做一款新的示波器產品不太容易,老板絕不會同意砸錢在示波器項目上。
為了生存,示波器項目組決定暗渡陳倉。他們遵循了一句老話:如果不能打敗敵人,那就加入敵人。大家決定做一款帶有邏輯分析儀功能的示波器,這樣項目通過的幾率會大一些。為了向邏輯分析儀示好,新的項目代號是 Logic Badger(Badger 是 16通道邏輯分析儀 54620A 的項目代號)。Logic Badger 作為一個示波器項目,在名稱上簡直就是對邏輯分析儀的無節操投降。
上圖是 Bob 當時介紹項目時的手畫草圖,很幸運的是項目通過了(順便說一句 Bob Witte 后來逆襲成了邏輯分析儀產品線的 GM,現在已經是 Keysight 的技術 VP)。
將邏輯分析儀 54620D 與示波器結合,于是就變成了*代混合信號示波器 54645D。結合 HP 當時剛推出的 MegaZoom 功能,在示波器市場上開創出了一個全新的品類,甚至在一定程度上改變了示波器市場的格局。
MSO 是電子儀器歷*非常成功的創新。它的出現,既沒有損害原有的邏輯分析儀市場,又為示波器注入了新的生機,同時還緊扣住工程師的真實需求,簡直是天才一般出現的產品。但更讓人留下印象的是,Bob Witte 如何在示波器產品不受待見的情況下,改變思路,順應趨勢,zui終實現了產品的逆襲。