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我就這么說吧,在高端示波器市場,中國不能擁有姓名。
眾所周知,我國在不少半導(dǎo)體器件方面落后于國外產(chǎn)品,光刻機(jī)就是其中的一樣,當(dāng)然示波器也是。
今天與非網(wǎng)小編就與大家來說一下這個示波器,我國與國外的水平到底差在哪里。
示波器是什么?
示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,就可產(chǎn)生細(xì)小的光點。在被測信號的作用下,電子束就好像一支筆的筆尖,可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線,還可以用它測試各種不同的電量,如電壓、電流、頻率、相位差、調(diào)幅度等等。
就是這樣一款無論是教學(xué),維修還是機(jī)器生產(chǎn)都要用到的產(chǎn)品,國內(nèi)只能做到帶寬 500M 赫茲以下的,高帶寬的做不了,而國外的示波器可以辦到。
國產(chǎn)示波器難道是本來就比不上國外的產(chǎn)品嗎?其實不是這樣的,曾經(jīng)大家都是在一條起跑線上。
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示波器起源
諾貝爾獎獲得者,德國物理學(xué)家 K.F. 布勞恩(圖 1)在 1897 年出于對物理現(xiàn)象的好奇而發(fā)明了 CRT 示波器。他向熒光 CRT 上的水平偏轉(zhuǎn)片施加一個振蕩信號,然后向縱向偏轉(zhuǎn)片發(fā)送一個測試信號。這兩個偏轉(zhuǎn)片會在小熒光屏上產(chǎn)生瞬態(tài)的電波圖像。該發(fā)明逐步演變(圖 2)成一臺測量儀器,并且其性能在后續(xù)的 50 多年里不斷改善。工程師霍華德?衛(wèi)林在 1947 年所作的改進(jìn)讓示波器成為一臺非常實用的儀器,首次能夠通過觸發(fā)器來控制掃描功能。
圖 1:諾貝爾獎獲得者,物理學(xué)家 K.F 布勞恩
泰克成為吃螃蟹第一人
最開始的示波器并不具有觸發(fā)功能,而泰克做出了改變。1947 年,在中國人民共和國并沒有成立的前夕,泰克就已經(jīng)發(fā)布了他的第一款產(chǎn)品:511 型示波器。與他的前輩最大的不同之處在于,他首次擁有了精確的觸發(fā)系統(tǒng),其實就是我們今日所能見到的每一臺示波器都具有的邊沿電平觸發(fā)。
這項技術(shù)說到底就是通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電平來確定每次掃描在波形上的起點,通過數(shù)屏幕上的格子就對被測信號進(jìn)行準(zhǔn)確的時域分析。而對于當(dāng)時的情況來說,這是一種跨時代的進(jìn)步,這一項簡單的原理已然成為今日每一臺示波器所必需的功能,不得不說他是現(xiàn)代示波器的起點。
差距不太大的 60 年代
涉及到示波器相關(guān)的具體技術(shù),在 60 年代以前,我國和國外還沒有很大的差距,因為使用的都是電子管,電子管的要求并沒有那么苛刻,只是對工業(yè)機(jī)械設(shè)備有一定的要求,主要是沖壓和焊接等等,另外電子管特殊的陰極涂層材料也對性能影響至關(guān)重要,這一切都不是遙不可及的。此外這個時期的示波器帶寬通常還沒有超過 40MHz,確實難度不是特別大,這個階段我們和技術(shù)儲備方面沒有太大差距,主要是因為需求也不是太多,導(dǎo)致產(chǎn)品無論從工藝還是結(jié)構(gòu),都有些落后。
逐漸趕不上的 60 年代中期
而到了 60 年代中期,一些半導(dǎo)體器件開始逐漸取代電子管的地位,此時示波器的帶寬開始達(dá)到 100MHz。在這個時期電子計算機(jī)的應(yīng)用也開始逐漸推廣開,這導(dǎo)致對示波器有更多的需求。
60 年代末期美國佬已經(jīng)可以制造精密的內(nèi)刻線示波管。即示波管屏幕上的格子是刻在示波管內(nèi)部的玻璃面上的。這樣讀數(shù)誤差更小。而同年代,國內(nèi)并沒有太大的進(jìn)步,高帶寬示波管對加工技術(shù)和設(shè)計提出了十分高的要求,電子計算機(jī)更是全國都沒有多少。國產(chǎn)示波器全部都是刻在壓克力片上然后放在熒光屏前邊,從不同角度看就有不同的誤差。再加上沒有實際的需求,一直到 80 年代后期可能才生產(chǎn)了小部分內(nèi)刻線示波管,主要用于超聲波探傷儀。
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差距越來越大的 70 年代
到了 70 年代,美國人美國人的微波半導(dǎo)體技術(shù)開始突飛猛進(jìn),微電子集成電路技術(shù)更是日新月異,這個時段常規(guī)示波器帶寬到達(dá) 350MHz,特種示波器可達(dá) 1GHz。同時半導(dǎo)體技術(shù)的更進(jìn)一步發(fā)展使得示波器完全可程控化,也可以進(jìn)行數(shù)字化采集。
比如同年代的模擬示波器已經(jīng)具有微處理器了,可以在熒光屏上直觀的讀出測量參數(shù),又可以將參數(shù)和波形傳遞給計算機(jī)。直到幾十年后國產(chǎn)的模擬示波器才開始具有這種能力。而此時我們半導(dǎo)體工業(yè)止步不前,還只能生產(chǎn)普通邏輯門電路。
再也追不上的 80/90 年代
進(jìn)入了 80 年代初在此時代得益于眾多行業(yè)對超大規(guī)模電路的需求,由于雷達(dá)等特殊需求,砷化鎵半導(dǎo)體技術(shù)快速成長,同時應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)分析儀,頻譜分析儀等射頻測量儀器內(nèi)。這些其他領(lǐng)域的技術(shù)鋪墊為高性能數(shù)字示波器鋪平了道路。
而國內(nèi)由于相關(guān)產(chǎn)業(yè)稀缺,在此時出現(xiàn)了極大的技術(shù)斷層,并且直到今天也未能追上。
如此看來,我國到如今的境地其實是有跡可循的,一步落后步步落后,在技術(shù)的發(fā)展上從來沒有任何捷徑可言。材料與器件材料嚴(yán)重依賴工業(yè)基礎(chǔ),讓國產(chǎn)廠商十分被動,高速 adc 以及 FPGA 等,只有少數(shù)幾家廠商才能做出來,發(fā)展?fàn)顩r難免局促。當(dāng)然也有時代的原因,此處就不多做贅述。
總而言之,我國的高端示波器之路任重而道遠(yuǎn),想要趕上先進(jìn)國家,怕是難如上青天。
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示波器三巨頭
安捷倫
安捷倫科技有限公司是一家多元化的高科技跨國公司,它于 1999 年從惠普研發(fā)有限合伙公司中分離出來,主要致力于通訊和生命科學(xué)兩個領(lǐng)域內(nèi)產(chǎn)品的研制開發(fā)、生產(chǎn)銷售和技術(shù)服務(wù)等工作。
力科
leCroy 力科儀器是提供測試設(shè)備解決方案的生產(chǎn)廠商,為使得全球各行各業(yè)中的公司提供能夠設(shè)計和測試各類電子器件。成立于 1964 年,自公司成立以來,一直把重點放在研制改善生產(chǎn)效率的測試設(shè)備上,幫助工程師更快速、更高效地解決電路問題。
泰克
泰克這個品牌在市場上是一家相當(dāng)知名的企業(yè),在行業(yè)中是一家主要經(jīng)營頻譜儀、示波器、采樣器、存儲、存儲器等產(chǎn)品的企業(yè),成立至今公司在很多的生產(chǎn)技術(shù)上都是處于行業(yè)的領(lǐng)先地位,旗下的示波器在準(zhǔn)確度上是頗受認(rèn)可的。
國內(nèi)知名廠商
普源精電
RIGOL 是業(yè)界領(lǐng)先從事測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高新技術(shù)企業(yè);是中國電子儀器行業(yè)協(xié)會、中國儀器儀表協(xié)會會員。公司擁有國際水準(zhǔn)的技術(shù),擁有數(shù)量眾多的專利和計算機(jī)操作系統(tǒng)軟件著作權(quán),自主知識產(chǎn)權(quán)填補(bǔ)了國家空白。
優(yōu)利德
香港集團(tuán)有限公司成立于 1988 年,在行業(yè)中是一家主要經(jīng)營各類測試儀的企業(yè),在產(chǎn)品的質(zhì)量上公司也先后通過了 ISO9001 品質(zhì)檢驗體系,并且在產(chǎn)品的生產(chǎn)上公司堅持采用最精湛的制作工藝,旗下的示波器也以優(yōu)異的質(zhì)量遠(yuǎn)銷海內(nèi)外。
金涵電子
金涵電子有限責(zé)任公司,是一家致力于手持示波器及其他控制系統(tǒng)以及 LED 控制卡開發(fā)的高科技公司,是集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售控制系統(tǒng)為一體的專業(yè)公司。
鼎陽科技
一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的專業(yè)數(shù)字示波器等測試測量儀器生產(chǎn)廠家。
漢泰
一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的通用儀器專業(yè)生產(chǎn)廠家。
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