混合信號(hào)示波器MSO4000的性能特點(diǎn)及應(yīng)用解決方案

引言

世界各地每個(gè)電子器件實(shí)驗(yàn)室中幾乎都有示波器。許多人認(rèn)為，示波器是電子器件設(shè)計(jì)工程師的首選工具。工程師對(duì)示波器的操作方式滿(mǎn)懷信心，并信任其測(cè)量結(jié)果。但是，示波器一般只限于提供兩條或四條模擬通道。工程師有時(shí)需要的通道數(shù)量會(huì)超過(guò)示波器提供的通道數(shù)量，比如查看模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入，同時(shí)監(jiān)測(cè)8位輸出，或希望觀(guān)察微處理器的地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)。在上述兩種情況下，示波器都沒(méi)有為完成工作提供數(shù)量充足的通道，因此工程師需要在實(shí)驗(yàn)室中尋找更多的示波器，或者使用邏輯分析儀。不管采用哪種方式，測(cè)量復(fù)雜性都會(huì)明顯提高。這時(shí)，工程師自然會(huì)有這樣的想法：“如果示波器有更多的通道多好……”。

混合信號(hào)示波器為迎接這種測(cè)量挑戰(zhàn)提供了理想的解決方案。它依然提供了工程師信任并能熟練操作的工具（示波器），但增加了16條數(shù)字通道，其結(jié)果就是泰克為嵌入式設(shè)計(jì)所提供的首選工具。泰克MSO4000的操作方式與示波器類(lèi)似，同時(shí)提供了模擬通道和數(shù)字通道，避免了使用多臺(tái)儀器的解決方案所帶來(lái)的復(fù)雜性。MSO4000由此確立了全新的性能和易用性基準(zhǔn)，為此我們至少可以舉出十幾個(gè)理由。

1.為簡(jiǎn)化工作而設(shè)計(jì)

MSO4000在設(shè)計(jì)上對(duì)細(xì)節(jié)的追求變革了工程師查看數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的方式。其中一個(gè)實(shí)例是它繪制數(shù)字波形的方式：它以顏色識(shí)別數(shù)字波形的邏輯狀態(tài)。在邏輯狀態(tài)為高時(shí)，波形的顏色是綠色；在邏輯狀態(tài)為低時(shí)，波形的顏色是藍(lán)色。當(dāng)波形被放大到一定程度，數(shù)字通道在整個(gè)顯示畫(huà)面中的狀態(tài)相同時(shí)，這一功能對(duì)于顯示狀態(tài)是高還是低特別有用。

MSO4000擁有用于檢測(cè)多個(gè)跳變沿的硬件。在系統(tǒng)檢測(cè)到多個(gè)跳變沿時(shí)，顯示屏上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)白色邊沿。白色邊沿表明通過(guò)設(shè)備可以放大或以更快的采樣率采集數(shù)據(jù)，獲得更多的信息。如圖1所示，在大多數(shù)情況下，放大可以揭示以前的設(shè)置下看不到的脈沖。如果在放大到最大之后仍然存在白色邊沿，那么這表明在下次采集時(shí)提高采樣率將揭示比以前的設(shè)置頻率更高的信息。

2.使用Wave Inspector搜索引擎，在采集的數(shù)據(jù)中簡(jiǎn)便地找到感興趣的區(qū)域

MSO4000系列可以在2條或4條模擬通道及16條數(shù)字通道的每條通道上采集最高10M的樣點(diǎn)。這么長(zhǎng)的記錄長(zhǎng)度對(duì)于高分辨率狀態(tài)下捕獲長(zhǎng)時(shí)間窗口的信號(hào)極其重要，但同時(shí)它也帶來(lái)了相應(yīng)的挑戰(zhàn)。如果沒(méi)有有效的工具來(lái)處理所有這些數(shù)據(jù)，那么采集幾千屏信息又有什么用呢？MSO4000是第一個(gè)為處理長(zhǎng)度記錄采集提供全套功能/工具的MSO。

·放大/卷動(dòng)顯示 –前面板上的專(zhuān)用兩級(jí)旋鈕可以直觀(guān)地縮放和卷動(dòng)顯示。內(nèi)圈旋鈕調(diào)節(jié)縮放系數(shù)（或縮放標(biāo)度），順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可以激活縮放，逐漸提高放大系數(shù)；反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，可以降低放大系數(shù)，最終關(guān)閉縮放功能。外部旋鈕在波形中卷動(dòng)縮放框，用戶(hù)能迅速轉(zhuǎn)動(dòng)到感興趣的波形部分。外部旋鈕還采用了力反饋感應(yīng)式設(shè)計(jì)，輔助確定卷動(dòng)波形的速度。外部旋鈕旋轉(zhuǎn)得越快，縮放框卷動(dòng)的速度越快。即使在記錄長(zhǎng)度為10M時(shí)，工程師仍可以在幾秒鐘內(nèi)從采集的一端移動(dòng)到另一端！通過(guò)反方向旋轉(zhuǎn)旋鈕，可以改變卷動(dòng)方向，這樣，您不必再經(jīng)過(guò)多個(gè)菜單來(lái)調(diào)節(jié)縮放視圖。

·播放/暫停 – 在工程師尋找異常事件或感興趣的事件時(shí)，可以通過(guò)使用前面板上的專(zhuān)用播放/暫停按鈕控制MSO自動(dòng)滾動(dòng)播放波形。播放速度和方向使用直觀(guān)的卷動(dòng)旋鈕進(jìn)行控制，旋鈕旋轉(zhuǎn)得越快，波形滾動(dòng)速度越快。通過(guò)反方向旋轉(zhuǎn)旋鈕，可以改變卷動(dòng)方向。

·用戶(hù)標(biāo)記 – 看到波形上有感興趣的東西？在前面板按Set Mark按鈕，可以在波形上放置一個(gè)或多個(gè)“書(shū)簽”。在不同標(biāo)記之間瀏覽時(shí)，只需在前面板上按Previous和Next鈕。

·搜索標(biāo)記 – 不想花時(shí)間考察整個(gè)采集的波形、查詢(xún)需要的事件？MSO4000具有強(qiáng)大的波形搜索功能，可以根據(jù)用戶(hù)定義的標(biāo)準(zhǔn)搜索長(zhǎng)時(shí)間采集的數(shù)據(jù)，如脈寬、邏輯狀態(tài)、甚至并行和串行總線(xiàn)內(nèi)容。搜索標(biāo)記會(huì)高亮度顯示所有發(fā)生的事件，用戶(hù)可以使用前面板Previous和Next按鈕簡(jiǎn)便地進(jìn)行搜索。這可以輕松地比較分布在長(zhǎng)記錄采集中多次發(fā)生的搜索事件。

3.并行總線(xiàn)觸發(fā)和分析

許多工程師用了無(wú)數(shù)個(gè)小時(shí)在示波器上解碼系統(tǒng)的總線(xiàn)活動(dòng)。這一工作中一般需要評(píng)估每個(gè)時(shí)鐘邊沿上的數(shù)據(jù)狀態(tài)和地址線(xiàn)。由于MSO4000能夠建立并行總線(xiàn)，它簡(jiǎn)化了這一工作。通過(guò)指定特定通道為時(shí)鐘線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)，用戶(hù)可以建立并行總線(xiàn)顯示，自動(dòng)解碼總線(xiàn)內(nèi)容，如圖2所示。

MSO4000系列可以一次定義和顯示最多四條并行總線(xiàn)，工程師可以簡(jiǎn)便地查看經(jīng)解碼的并行總線(xiàn)數(shù)據(jù)隨時(shí)間的變化情況。此外，用戶(hù)可以通過(guò)總線(xiàn)值觸發(fā)示波器。另外，Wave Inspector的搜索功能可以搜索長(zhǎng)數(shù)字采集數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了用戶(hù)識(shí)別特定數(shù)字事件及模擬事件的工作。

4.串行總線(xiàn)觸發(fā)和分析

串行總線(xiàn)在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中幾乎無(wú)處不在，如I2C、SPI、RS-232和CAN。這些總線(xiàn)用來(lái)在設(shè)備間通信，監(jiān)測(cè)溫度，控制風(fēng)扇速度，初始化各種設(shè)備的狀態(tài)等各方面。調(diào)試涉及一個(gè)或多個(gè)串行總線(xiàn)的系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題一般要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間，其原因是由于很難將感興趣的數(shù)據(jù)流從總線(xiàn)當(dāng)中分離出來(lái)，同時(shí)一次手動(dòng)解碼一位消息的過(guò)程也非常麻煩。

有了MSO4000，工程師可以簡(jiǎn)便地把示波器輸入定義成I2C、SPI、RS-232或CAN總線(xiàn)。這樣做的主要好處有三個(gè)：第一，如圖3所示，用戶(hù)可以在分組級(jí)信息上觸發(fā)示波器，如特定地址、數(shù)據(jù)、標(biāo)識(shí)符、未確認(rèn)等等。第二，定義的每條總線(xiàn)會(huì)自動(dòng)解碼，所有分組內(nèi)容都在顯示屏上用直觀(guān)的總線(xiàn)波形表示。第三，可以使用Wave Inspector的搜索功能，搜索很長(zhǎng)的串行總線(xiàn)采集數(shù)據(jù)，立即找到確定的感興趣的事件。

5.在事件表中查看解碼數(shù)據(jù)

每次在儀器上顯示總線(xiàn)時(shí)，用戶(hù)都可以啟動(dòng)一個(gè)事件表來(lái)查看總線(xiàn)活動(dòng)。事件表令用戶(hù)能夠以列表格式查看解碼的并行或串行總線(xiàn)數(shù)據(jù)。這些表格為查看波形中的重要事件提供了快速的表格方法。圖4是CAN總線(xiàn)采集實(shí)例，其中包括解碼的標(biāo)識(shí)符、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度代碼（DLC）、數(shù)據(jù)、CRC和未確認(rèn)信息。此外，每個(gè)分組帶有時(shí)戳，可以簡(jiǎn)便地進(jìn)行時(shí)序測(cè)量。

6.顯示由最多四條串行總線(xiàn)或并行總線(xiàn)構(gòu)成的任意組合

嵌入式系統(tǒng)通常同時(shí)包括串行總線(xiàn)和并行總線(xiàn)。在發(fā)生系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題時(shí)，工程師必需追蹤代碼在硬件中的執(zhí)行情況。軟件工程師或硬件工程師可以使用MSO4000簡(jiǎn)便地監(jiān)測(cè)最多四條I2C、SPI、RS-232、CAN和并行總線(xiàn)，確定問(wèn)題原因。例如，在觸發(fā)FPGA的數(shù)據(jù)輸出的同時(shí)，可以監(jiān)測(cè)多條I2C總線(xiàn)。由于能夠建立串行總線(xiàn)和并行總線(xiàn)的任意組合，工程師獲得了巨大的靈活性和查看能力，可以洞察被測(cè)設(shè)備的運(yùn)行情況。

7.MagniVu提供了60.6 ps超高時(shí)間分辨率

由于下一代微控制器實(shí)現(xiàn)了100 MHz以上的時(shí)鐘速率，采用擁有足夠分辨率的儀器對(duì)于解決具有高時(shí)間密度問(wèn)題至關(guān)重要。MSO4000是唯一提供 MagniVu？超高分辨率信號(hào)采集技術(shù)的混合信號(hào)示波器。MagniVu以最高60.6 ps的分辨率對(duì)所有數(shù)字通道提供10，000個(gè)樣點(diǎn)采樣。由于這種超高時(shí)間分辨率，設(shè)計(jì)人員可以從簡(jiǎn)單地調(diào)試表面問(wèn)題轉(zhuǎn)向?qū)嶋H檢驗(yàn)極為緊湊時(shí)間余量。圖6是MagniVu時(shí)間分辨率的實(shí)例，它以非常精細(xì)的時(shí)間分辨率檢驗(yàn)建立時(shí)間和保持時(shí)間違規(guī)。

8.多通道建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)

測(cè)量建立時(shí)間和保持時(shí)間是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中的一個(gè)常見(jiàn)任務(wù)。建立時(shí)間是在時(shí)鐘活動(dòng)邊沿之前同步輸入必須保持穩(wěn)定的時(shí)間量，保持時(shí)間是時(shí)鐘活動(dòng)邊沿之后同步輸入必須穩(wěn)定的時(shí)間量。

測(cè)試建立時(shí)間和保持時(shí)間違規(guī)是一個(gè)挑戰(zhàn)，通常要耗費(fèi)大量的時(shí)間，因?yàn)榇蠖鄶?shù)示波器一次只允許工程師檢查一條數(shù)據(jù)線(xiàn)。這對(duì)簡(jiǎn)單的JK觸發(fā)可能已經(jīng)足夠了，但如果要測(cè)試8位或16位總線(xiàn)，那么工程師需要重復(fù)進(jìn)行相同的任務(wù)，檢驗(yàn)總線(xiàn)上的每個(gè)位，而且一次只能檢查一位。MSO4000是第一個(gè)提供多通道建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)的混合信號(hào)示波器?，F(xiàn)在，用戶(hù)可以一次監(jiān)測(cè)、調(diào)試和測(cè)試整個(gè)并行總線(xiàn)，而不是一次一位，如圖7所示。

9.P6516 混合信號(hào)示波器探頭

探測(cè)是實(shí)現(xiàn)最優(yōu)測(cè)量結(jié)果必不可少的一個(gè)關(guān)鍵步驟。在某些情況下，電路板設(shè)計(jì)中包括測(cè)試點(diǎn)，但更多情況下工程師需要焊接線(xiàn)路，才能訪(fǎng)問(wèn)關(guān)鍵信號(hào)。

P6516 混合信號(hào)示波器探頭是為滿(mǎn)足混合信號(hào)環(huán)境需求而設(shè)計(jì)的。第一，P6516探頭由兩段長(zhǎng)達(dá)3英尺的部分組成，可以簡(jiǎn)便地訪(fǎng)問(wèn)電路板或系統(tǒng)不同區(qū)域中的信號(hào)。第二，探頭由同軸電纜制成，這條電纜從示波器輸入延伸到探頭端部，提供了最高的信號(hào)完整性和最小的探頭負(fù)荷（~3 pf）。第三，到8通道組的每個(gè)輸入末尾都有一個(gè)“槍套式”端部。這種圓滑的新型探頭簡(jiǎn)化了連接被測(cè)設(shè)備的過(guò)程。公共接地采用自動(dòng)推進(jìn)式連接器，可以簡(jiǎn)便地建立自定義接地。在連接到方形針腳上時(shí)，P6516有一個(gè)適配器，連接探頭頭部，與探頭端部齊平延長(zhǎng)探頭接地，從而可以連接到頭部針腳。如果被測(cè)電路板有一個(gè)AMP Mictor連接器，那么可以選配N(xiāo)EX-HD2HEADER，簡(jiǎn)便地訪(fǎng)問(wèn)34條通道中的任何通道。

10.每條通道單獨(dú)設(shè)置門(mén)限，實(shí)現(xiàn)真正的混合信號(hào)設(shè)計(jì)

普通混合信號(hào)示波器每8條數(shù)字通道只能設(shè)置一個(gè)邏輯門(mén)限。也就是說(shuō)，盡管普通MSO有16條數(shù)字通道，但其探測(cè)的感興趣區(qū)域不能超過(guò)兩個(gè)，除非所有區(qū)域使用相同的一個(gè)或兩個(gè)邏輯系列。例如，設(shè)計(jì)中可能使用3.3V和5V CMOS及TTL。為找到問(wèn)題需要探測(cè)所有信號(hào)，但由于具有兩個(gè)門(mén)限的限制，使用傳統(tǒng)MSO是不可能查看所有這些信號(hào)的。

而在MSO4000中，用戶(hù)可以每條通道設(shè)置單獨(dú)門(mén)限，更有效地找到和解決問(wèn)題。每條通道設(shè)置單獨(dú)門(mén)限使得MSO4000混合信號(hào)示波器的靈活性和效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了市場(chǎng)上的任何其它產(chǎn)品。

11.業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的外觀(guān)

所有MSO4000型號(hào)都提供了10.4英寸XGA彩色顯示屏，這是同類(lèi)產(chǎn)品中最大、分辨率最高的顯示屏。MSO4000不僅是MSO市場(chǎng)上功能最強(qiáng)大的示波器，而且MSO4000的厚度只有5.4英寸，是市場(chǎng)上最薄的MSO，所以對(duì)工作臺(tái)空間要求小于同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品，重僅11磅，攜帶簡(jiǎn)便。

12.領(lǐng)先的性能

MSO4000示波器系列由四種型號(hào)組成，帶寬范圍350 MHz - 1 GHz，帶有兩條或四條模擬通道及16條數(shù)字通道，提供了最多20條時(shí)間相關(guān)通道。MSO4032和MSO4034分別在兩條和四條模擬通道上提供了350 MHz的帶寬。MSO4054在四條模擬通道上提供了500 MHz的帶寬，MSO4104在四條模擬通道上提供了1 GHz的帶寬。MSO4104在所有通道上提供了5 GS/s的采樣率，其它型號(hào)則在所有通道上提供了2.5 GS/s的采樣率。所有型號(hào)都在所有模擬通道和數(shù)字通道上標(biāo)配10M的記錄長(zhǎng)度。

總結(jié)

泰克MSO4000 混合信號(hào)示波器確立了全新的易用性和性能基準(zhǔn)。它們?yōu)榍度胧皆O(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)首先全能混合信號(hào)設(shè)計(jì)和調(diào)試工具。基于經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的緊湊型示波器平臺(tái)，MSO4000提供了熟悉易用的操作能力，同時(shí)增加了16條數(shù)字通道和總線(xiàn)解碼功能，簡(jiǎn)化了混合信號(hào)設(shè)計(jì)的調(diào)試工作，避免了與邏輯分析儀高級(jí)功能相關(guān)的復(fù)雜性。

MSO4000同時(shí)融合了領(lǐng)先的技術(shù)指標(biāo)、所有通道上深度記錄長(zhǎng)度、用戶(hù)熟悉的操作、新型調(diào)試功能、業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的性能價(jià)格比及全方位支持，可以監(jiān)測(cè)、觸發(fā)和解碼并行總線(xiàn)及嵌入式設(shè)計(jì)中最常用的串行總線(xiàn)，如I2C、SPI、CAN和RS-232等等。由于提供了超越當(dāng)前市場(chǎng)上任何MSO的許多業(yè)內(nèi)第一和業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的功能，MSO4000系列簡(jiǎn)化了操作，保證了測(cè)量信心，為需要更有效地設(shè)計(jì)、調(diào)試和測(cè)試嵌入式設(shè)計(jì)的工程師提供了理想的解決方案。它確立了全新的性能和易用性基準(zhǔn)，提供了完善的調(diào)試功能，把混合信號(hào)示波器提升到迄今為止的最高境界。

責(zé)任編輯：gt