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360度看新一代示波器系列之五-使用FlexChannel應對多總線系統(tǒng)調試

電子設計 ? 來源:電子設計 ? 作者:電子設計 ? 2020-10-12 02:01 ? 次閱讀

來源:泰克科技

多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都采用多總線結構,為了觀察這些系統(tǒng),調試和檢驗工具必須能夠顯示多條總線的活動,以及傳感器、促動器、顯示器和接口信號。挑戰(zhàn)在于不僅要查看多條總線,而且每條總線都要求不同的信令傳送方法,因此需要不同的探測方法。某些總線可以使用單端測量觀察,其他總線則要求差分測量。為了查看多條總線,您可能要利用數(shù)字邏輯通道,大大擴展通道數(shù)量。

新型FlexChannel 輸入通道可以使用范圍最廣泛的探頭,滿足測量多個不同信號的需求。每條FlexChannel 可以測量:

?使用無源探頭測量一個單端模擬信號

?使用 TLP058 邏輯探頭接入 8 條數(shù)字通道,測量 8 個數(shù)字邏輯信號。

?使用 TekVPI?差分電壓探頭測量 1 個差分電壓信號。

?使用 IsoVuTM 隔離測量系統(tǒng)測量1 個光隔離差分電壓信號

?使用 TekVPI?電流探頭測量 1 個電流信號

泰克新4系列MSO示波器的FlexChannel技術使每個通道的輸入都可以用作一個模擬通道或8個數(shù)字邏輯輸入(使用TLP058邏輯探頭),或同時使用模擬和頻譜視圖,每個域都有獨立的采集控制,可以根據(jù)需求進行靈活配置。要想捕獲高保真總線信號,需要重點考慮幾個方面的因素。

采集單端總線信號

許多常用的低速和中速總線都采用單端信令,用相對于系統(tǒng)接地的特定電壓表示數(shù)字信號。一般使用示波器標配無源電壓探頭或使用混合信號示波器上的數(shù)字探頭捕獲這些模擬信號。FlexChannel 輸入同時支持這兩種探頭類型,應考慮的部分重要因素包括:

?地線要盡可能短。為了成功地采集模擬信號,首先要保證每條通道的基準電壓通過低電感路徑連接到示波器上。

?確保測量系統(tǒng)的上升時間小于信號上升時間的五分之一。示波器和探頭的性能必須能夠充分真實地表示信號。常用準則是確保測量系統(tǒng)的帶寬至少是信號帶寬的五倍,采樣率至少是信號帶寬的3-5 倍。

?對 MSO 上的數(shù)字邏輯電路,示波器和探頭的綜合系統(tǒng)帶寬應足以捕獲信號,數(shù)字通道上的采樣率應至少是信號頻率的10 倍。性能通常用帶寬或可以檢測的最小脈寬表示。

?確保探頭阻抗相對于信號源阻抗很大,最大限度地降低探頭負載對信號的影響。

?對低功率電路,這主要是探頭的輸入電阻;對高速信號,這主要是探頭的輸入電容

采集差分總線信號

為改善總線抗噪聲能力,同時為了改善更高速的總線的信號完整性,通常會使用差分信令。與單端信令不同,差分信令用兩個信號之間的電壓差表示。對某些低頻率應用,可以使用單端探頭捕獲差分信號的每一側,示波器可以計算數(shù)學差。在實踐中,由于探頭增益、傳播延遲和補償差異,這種技術特別容易發(fā)生錯誤。捕獲差分信號最可靠的方式是使用有源差分探頭,其在探頭尖端采用差分放大器,來傳感電壓差異。

上面列明的單端探頭的性能考慮因素同樣也適用于數(shù)字探頭。但是,必須注意差分探頭能夠忽略或抑制共模信號。這些探頭的一個主要指標是關心的頻率上的共模抑制比(CMRR)。泰克提供了各種不同性能的差分探頭,包括為最苛刻的測量環(huán)境設計的光隔離IsoVuTM 差分測量系統(tǒng)。

對所有信令方式 - 閾值是關鍵

不管采用哪種技術捕獲信號,總線信號的模擬表示一般都連接到示波器上。在正確解釋總線信號前,模擬信號必須與閾值對比,如果超過閾值,那么一般解釋為高(“1”);如果低于閾值,那么一般解釋為(“0”)。( 在某些情況下,模擬電壓會與數(shù)字邏輯探頭內部的閾值進行對比。)

許多嵌入式設計基于多個邏輯家族,要求使用各種數(shù)字閾值。有的示波器支持每條通道設置專用閾值,可以實現(xiàn)最大的調試靈活性和采集保真度。

使用波形觸發(fā)模式隔離信號完整性問題

在調試并行總線或串行總線的信號完整性問題時,首先應使用高級示波器中的標準觸發(fā)模式,捕獲違反設計規(guī)范的信號:

?可以使用脈寬觸發(fā),隔離時鐘線和數(shù)據(jù)線上的毛刺和最小脈寬違規(guī)。

?可以使用超時觸發(fā),隔離漏掉的脈沖,如時鐘信號中。

?可以使用上升時間和下降時間觸發(fā),隔離設計中太快或太慢的信號邊沿。

?可以使用欠幅脈沖和窗口觸發(fā),隔離幅度不正確、太低或太高的數(shù)字信號。

?多通道建立時間和保持時間觸發(fā)功能會把一個或多個數(shù)據(jù)信號的定時與時鐘信號進行對比,檢測元器件建立時間和保持時間違規(guī)。

嵌入式系統(tǒng)設計越來越復雜,集成的信號種類越來越多。一旦解決了任何信號完整性問題,接下來要檢驗更廣泛的系統(tǒng)的工作方式是否符合預期。新系列MSO為調試和檢驗多總線系統(tǒng)提供了最優(yōu)秀的工具,它采用15.6 英寸超大高清顯示器,顯示區(qū)域是10.4 英寸顯示器的兩倍,高清分辨率可以支持多個信號和總線

審核編輯 黃昊宇

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