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【360度看新一代示波器】系列之五：使用FlexChannel應對多總線系統調試

2019-12-06 10:14:48 泰克科技

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多數嵌入式系統都采用多總線結構，為了觀察這些系統，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，您可能要利用數字邏輯通道，大大擴展通道數量。

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 條數字通道，測量 8 個數字邏輯信號。
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，用相對于系統接地的特定電壓表示數字信號。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 上的數字邏輯電路，示波器和探頭的綜合系統帶寬應足以捕獲信號，數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境設計的光隔離IsoVuTM 差分測量系統。

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，要求使用各種數字閾值。有的示波器支持每條通道設置專用閾值，可以實現最大的調試靈活性和采集保真度。

使用波形觸發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模式，捕獲違反設計規范的信號：

可以使用脈寬觸發，隔離時鐘線和數據線上的毛刺和最小脈寬違規。
可以使用超時觸發，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，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，隔離幅度不正確、太低或太高的數字信號。
多通道建立時間和保持時間觸發功能會把一個或多個數據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。

嵌入式系統設計越來越復雜，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提供了最優秀的工具，它采用15.6 英寸超大高清顯示器，顯示區域是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。了解FlexChannel更多信息，來這里https://buzz.tek.com/cn-built-from-engineers-up/cn-flexchannel。

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關鍵詞：示波器測試測量