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在许多复杂的测试中,混合信号示波器的应用。

作者:广东泰测电子有限公司 浏览: 发表时间:2022-03-26 11:02:34

在当代电子电路设计的背景分析中,特别是嵌入式电路设计面临着许多新技术的挑战,如:更多的总线应用程序、更高的时钟和数字信号、更高集成的PCB设计,以及RF功能。面对这样的设计工作,工程师需要相应的测试手段和工具来完成比以往任务更复杂的测试任务。为了了解系统的整体工作特点,工程师只能同时测量模拟、数字信号,甚至总线信号,以了解系统故障的原因,掌握信号和指令的顺序和逻辑关系。

尽管这种通道数量长期来一直被市场广泛接受,但这是不是仍适合当今的嵌入式系统呢?对示波器商和嵌入式系统设计人员来说,这是一个值得思考的问题。商必需知道其的是不是客户实际需要的、愿意付费购的测试功能。设计人员则需要适合作业的工具。混合信号示波器在1993年问世,拥有两条模拟通道,配以8条或16条数字通道。之后几年内,主流MSO作为嵌入式系统设计人员的必备调试工具,通道数量基本上锁定在2条或4条模拟通道,外加16条数字通道。

混合信号示波器。

在许多复杂的测试方案中,示波器不能提供足够的通道数量。工程师要么在实验室里找到更多的示波器,要么使用逻辑分析仪。但无论如何,复杂性都会显著提高。例如,建立和保持数字设计中经常遇到的非法问题。传统电路中的时钟速度较低,信号建立和保持性能的余量较大。然而,随着系统主频率的不断增加,PCB设计越来越复杂,建立和保持非法问题越来越普遍。检测问题需要将一个通道设置为时钟信号,另一个通道设置为数据信号,并设置相应的时间范围。然而,当需要同时测量多个信号的建立和维护时,传统的示波器显然无法满足,需要带有数字逻辑通道的示波器来完成此类工作。混合信号示波器(MSO)还提供了模拟通道和数字通道,以应对这些测量挑战。如何解决混合信号示波器具有更多的通道和整体触发分析功能,可以很好地解决上述问题。首先,混合信号示波器有更多的通道,可以同时测试多路模拟、数字和总线信号。其次,如果多路信号与总线上的时间相关,则可以利用总线数据的特性作为触发条件,捕获数据指令生成前的系统状态和数据发出后的变化。由于多通道的特点,工程师可以对模拟加数字加总线信号进行系统分析和调试。其中,罗德和施瓦茨的混合信号示波器具有优异的技术指标和功能。


MSO的数字通道采样率为5gs/s,这意味着可以发现更窄的毛刺,发现其他示波器无法发现的一些高速数字异常。此外,200m的数字存储长度远高于其他竞争产品。如果存储时间较长,则更容易在相同的高采样率下发现故障。RTO混合信号示波器的创新还包括数字通道的波形捕获率超过2000次/秒(模拟通道的波形捕获率为1000次/秒)。如果数字通道能够快速捕获和显示波形,用户可以轻松发现多达16个通道上的意外故障,大大简化了多通道系统的故障排除。另一个独特的功能是混合信号和RF信号的相关测试。RTO示波器具有强大的频域分析功能,可以完成一些频谱分析和频域测量,通常只能由频谱分析仪完成。另一方面,传统示波器一般只有4个通道,在调试电路时存在许多瓶颈。例如,即使调试了一个简单的8个单片机电路,也不能同时观察数模转换器的输出和多个IO信号,如果分时测试,也没有办法偶尔发生故障;当故障发生时,了解故障是否发生在单片机或内存芯片的特定时间,因为没有足够的通道连接到被测系统的控制信号,无法知道故障发生时控制信号的状态;在使用FPGA电路时,不仅有更多的测试管脚,而且还有更多的内部节点。为了验证其内部节点的状态,仅仅使用制造商提供的内部逻辑分析仪或JTAG调试工具是不够的,因为它看不到信号时序信息或信号的完整性。除通道数量不足外,示波器底部噪声过大,ADC分辨率和动态范围不够;高带宽示波器通常只考虑高速信号的测试;没有与示波器相匹配的多通道逻辑测试探头,没有特殊的频谱分析探头。

混合信号示波器

示波器集高ADC位数(12位ADC)、高动态范围、多达36通道的数字逻辑探头、专用频谱分析仪选件、协议分析仪选件于一体,多通道示波器可通过LBUS接口实现,36GHz芯片可通过8HP锗化硅技术实现;采用DBI数字带宽复用专利技术,ChannelSync通道同步专利技术可实现高达65gHz和多达80个通道的***同步;高带宽示波器还集成了高速信号测试接口和低速信号测试接口;集成的专用协议分析仪功能可实现各种低速总线和高速总线的协议层分析能力。如何使调试更快一直是终端示波器需要面对的一个难题,尤其是如何发现问题,把握问题,搜索这些问题的位置。泰克提供了许多不同的手段,允许客户定制许多不同的触发条件和搜索条件,锁定他们关注的事情或故障的位置,不同于高端频谱仪的定位,混合域示波器(MDO)的频谱仪定位在调试目的,包括模拟信号、数字信号、射频信号等。MDO提供的价值在于它是一个系统的调试工具,可以同时测试16个数字通道、4个模拟通道和1个射频通道,测试这21个通道之间的时间关系。目前,共享时间基础和触发的混合信号示波器***多支持16个逻辑通道,其功能相对简单。可以预见,未来的混合信号示波器将具有较高的数字采样率和波形捕获率,以及更强的总线分析能力、模拟、数字甚至射频信号的相互触发和分析能力。混合信号示波器将出现在带宽较高的示波器中。目前,MSO9000A的***带宽为4GHz。在不久的将来,将出现20GHz、25GHz和33GHz带宽的混合信号示波器。混合信号示波器逻辑通道的定期采样率将继续提高。目前,示波器的采样率已达到160GSa/s,逻辑通道的定时率有机会达到或突破20GSa/s。逻辑通道的功能将增强,包括类似逻辑分析仪的图形显示,然后在图形显示的基础上进行其他数学处理,如FFT。


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