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選擇合適的示波器進(jìn)行高速電路調(diào)試和驗(yàn)證

作者: 時間:2012-03-20 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

在調(diào)試中,工作效率除了體現(xiàn)在快速發(fā)現(xiàn)問題、準(zhǔn)確定位問題和精確測量外,儀器的易用性也十分重要?,F(xiàn)代的功能越來越豐富,性能也日益強(qiáng)大,其操作也變得越來越復(fù)雜。為了讓調(diào)試人員專注于設(shè)計(jì)本身而不是測試儀器,DPO專門設(shè)計(jì)了用戶自定義操作界面的MyScope(我的)和Windows風(fēng)格的鼠標(biāo)右鍵彈出菜單功能。MyScope使操作人員可以根據(jù)自己的使用風(fēng)格和操作習(xí)慣,自由地將操作按鈕組合成自己需要的操作界面。這樣,MyScope操作面板可只包含用戶需要的按鈕,而其它不用的功能可以被完全忽略掉——于是用戶將不再在眾多復(fù)雜的菜單列表里尋找自己需要的功能——只要簡單地打開“我的示波器”操作界面即可。更加簡便的是,MyScope的自定義過程是完全的圖形界面操作,您無須編寫script,使用鼠標(biāo)拖拽即可。

鼠標(biāo)右鍵的彈出菜單,是用戶操作時,可以在顯示界面的特定位置(如測量結(jié)果、采集狀態(tài)、通道標(biāo)號、觸發(fā)方式等等)上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵,即有與該位置所指示的參數(shù)相關(guān)的設(shè)置菜單彈出。熟悉 Windows風(fēng)格的用戶可以使用這一功能,幾乎只用一只鼠標(biāo)就可以完成所有的示波器操作,效率倍增。

從以上幾點(diǎn)我們可以看到:采用 DPX技術(shù)的DPO平臺示波器和傳統(tǒng)示波器相比,快速采集能夠最快最可靠地發(fā)現(xiàn)問題;Pinpoint硬件實(shí)時觸發(fā)系統(tǒng)能夠更精確地定位問題;FastFrame快采、自動測量、數(shù)學(xué)運(yùn)算、FIR濾波器等功能可以從各種角度分析問題;同時,MyScope、鼠標(biāo)右鍵彈出菜單等可以提高操作效率,降低工作復(fù)雜程度。這些都讓DPO數(shù)字熒光示波器成為當(dāng)今業(yè)界功能最強(qiáng)大、效率最高、分析能力最強(qiáng)的調(diào)試工具。

  

下一章中,我們將介紹使用DPO數(shù)字熒光示波器進(jìn)行信號的驗(yàn)證。

第三章 使用實(shí)時數(shù)字熒光示波器進(jìn)行驗(yàn)證——捕獲和分析

驗(yàn)證(Verification),就是測試設(shè)計(jì)是否和它對應(yīng)的各種標(biāo)準(zhǔn)(行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者自定義標(biāo)準(zhǔn))相符,以及有多少冗余量。驗(yàn)證和調(diào)試,是示波器的主要用途。

在使用示波器進(jìn)行調(diào)試時,我們關(guān)心的主要指標(biāo)是:

波形捕獲率——決定儀器能夠多快發(fā)現(xiàn)故障

觸發(fā)系統(tǒng)——決定儀器能夠多精確地定位故障

分析能力——決定儀器能夠從波形里提取出多少有用信息。

而在使用示波器進(jìn)行驗(yàn)證時,我們更關(guān)心的指標(biāo)是:信號保真度——決定采集的樣點(diǎn)是否能夠真實(shí)反映信號特性;采樣率和內(nèi)存深度——決定單次捕獲可以以多快的速度以及抓取多少樣點(diǎn)供驗(yàn)證測試;分析工具——決定深入分析的程度和準(zhǔn)確性。

信號保真度是一個比較復(fù)雜的問題,涵蓋了示波器的帶寬、采樣率、內(nèi)插、抖動噪底、本底噪聲、時間測量精度、探頭系統(tǒng)等多個方面。業(yè)界對此的討論很多,也有很多相關(guān)文章,所以本文不再做詳細(xì)分析,只強(qiáng)調(diào)示波器的頻率響應(yīng)對驗(yàn)證的影響。

頻率響應(yīng),在示波器指標(biāo)上反映為帶寬和上升時間。帶寬表征的是示波器的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)能力,而上升時間是瞬態(tài)相應(yīng)。經(jīng)驗(yàn)上,帶寬和上升時間(10~90%)的乘積是一個常數(shù),這個常數(shù)和示波器的放大器模型有關(guān)。如高斯響應(yīng)的放大器模型,這個常數(shù)是0.35;而高性能的示波器放大器模型比較復(fù)雜,該常數(shù)一會在 0.4~0.55之間。當(dāng)然,從用戶的角度看,這個常數(shù)應(yīng)該越小越好:常數(shù)越小,則表示相同的帶寬(穩(wěn)態(tài)響應(yīng))下,該示波器的上升時間更快,也就是說瞬態(tài)響應(yīng)更好;而上升時間一樣的情況下,乘積小的示波器需要的帶寬會相對低一些——而對示波器,帶寬和價格是正比的,也就是說乘積小的示波器性價比更高。

我們驗(yàn)證測試對象一般都是脈沖(非正弦)信號,如通信信號、串行總線信號、高速脈沖信號、調(diào)制信號等等,所以示波器的瞬態(tài)響應(yīng)相比起來更加重要。泰克DPO示波器在相同帶寬下,能提供最快的上升時間,對于瞬態(tài)信號的測試非常有幫助。

另外一方面,高帶寬示波器的不同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),也會影響到驗(yàn)證測試的正確性、精度和速度:

近幾年示波器帶寬不斷高速提升,如何在提升帶寬的同時,保證帶內(nèi)幅度響應(yīng)的平坦和相位響應(yīng)的線性,成了一個重要的問題。有經(jīng)驗(yàn)的工程師都知道,要完全從硬件入手,是不可能得到理想的平坦幅度響應(yīng)和線性相位響應(yīng)的。所以在高性能示波器的放大器技術(shù)中,各大示波器生產(chǎn)商都在使用軟件提升帶寬和優(yōu)化響應(yīng)的DSP技術(shù)。DSP技術(shù)的使用,確實(shí)能得到比較理想的幅度和相位響應(yīng),但是它并不是有利無害的。下圖是示波器對階躍信號的響應(yīng),藍(lán)色為完全的模擬響應(yīng),而紅色是 DSP處理后的響應(yīng)。

 


 

DSP 提升、修正幅度和相位響應(yīng)后,示波器可以更加精確地測量上升時間、眼圖冗余等指標(biāo),有利于對數(shù)字通信信號、計(jì)算機(jī)總線信號等的驗(yàn)證測試。但是從紅色的波形可以看到:虛線框部分,我們叫做“預(yù)過沖”,是一種不存在于現(xiàn)實(shí)信號中“假波形”,是由DSP處理產(chǎn)生出來的失真——對于階躍信號來說,沒有理由當(dāng)上升能量還沒有產(chǎn)生時,波形就開始振蕩。所以當(dāng)使用示波器測量高速脈沖、激光脈沖或類似信號時,DSP的處理就不再是測試人員期望的了——失真的波形錯誤指示了各個時間點(diǎn)的物理行為。

當(dāng)然,DSP還有其它一些問題,如過驅(qū)動的信號的錯誤顯示、較低的數(shù)據(jù)吞吐速度、DSP之前的原始數(shù)據(jù)無法導(dǎo)出等。所以當(dāng)用戶需要觀測過驅(qū)動信號(如脈沖頂端的過沖細(xì)節(jié))、需要使用示波器采集的原始數(shù)據(jù)做自定義分析(如激光脈沖測量)或者需要較高的處理速度時,都要求示波器不使用DSP功能。

泰克在所有2.5GHz帶寬以上的DPO中都使用了DSP的頻響修正和通道匹配功能,DPO72004還有DSP的帶寬提升功能。但是泰克公司也深知DSP功能的利弊,所以在其它公司“悄悄”使用DSP功能時,泰克唯一讓用戶有了“知情權(quán)”和“控制權(quán)”,即用戶可以知道示波器是否正在使用DSP功能,同時還可以根據(jù)需要打開或者關(guān)閉DSP提升功能。這樣,如進(jìn)行需要示波器原始采集數(shù)據(jù)的脈沖測試,用戶可以選擇關(guān)閉DSP功能;而進(jìn)行串行信號一致性測試時,泰克建議可以打開DSP功能。



關(guān)鍵詞: 示波器 高速電路

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