示波器是工程师必备工具,用来帮助工程师快速发现 问题和解决问题。近几年,伴随测试信号频率越来越 快,需要调试的信号类型越来越多,嵌入式系统结构 越来越复杂的趋势,作为工程师的调试伙伴,示波器 的功能与效率需求也在不断的提升。
泰克与百余位工程师沟通了解他们的调试工作习惯 后,可以总结出一套完整的调试工作流程,让我们一 起看一看如何充分利用新一代示波器对复杂嵌入式系 统进行快速,准确,高效的调试。 信号调试工作的五个阶段:
第一阶段:测试准备 选择正确的示波器与探头,不仅仅是嵌入式信号调试 的第一步也是进行所有测试的第一步。大部分情况下, 测试信号并非直接导入示波器,而是通过探头来连接。 示波器的选择,要根据测试信号的速率,幅值,波形 等特点选择您测试所需的带宽,采样率及记录长度。
探头选择也尤为重要:
首先,通过选择不同类型的探 头扩展系统测试信号类型,如电压,电流,逻辑信号, 光电信号,射频信号等等;其次,连接便捷性。示波 器探头有各种连接方法,钩子,夹子,钳口,探针等等, 从而实现信号测试点的轻松连接;第三,信号保真度。 探头接入被测电路,会对原始电路有一定程度的影响, 所以对于某些测试电路需要特定的阻抗配合。如高频 信号一般要求 50 欧姆阻抗,视频信号要求 75 欧姆阻 抗,很多的电源信号需要高达几 M 甚至几十 M 的高 阻才能实现准确测试。
可靠丰富的探头是测试的保证。
第二阶段:发现异常
什么样的信号称之为异常?幅值异常,脉宽异常,有 毛刺等等,总而言之区别于正常信号的都可以称为异 常信号!不定时的出现异常信号更是给工程师的测试 工作雪上加霜。
在受访的工程师中,90% 的人表示,在使用示波器进 行信号调试时,捕获异常信号是最难的,尤其是偶发 的异常信号,他们希望示波器厂家能针对性设计功能 帮忙解决这个问题。
泰克新一代示波器的两个功能可以快速发现异常信 号。第一“Fast Acquision”快速捕获功能。这个功 能可以使示波器波形捕获率能大大提升,最高实现捕 获 50 万次波形 / 秒,发现快速异常信号概率提升 100 倍。以下是测试对比图。
无限余晖功能,打开该功能示波器将探头接入的波形 在示波器屏幕上留下一个痕迹,保持时间可以用户自 定义,最长可以是无限时间。除了留下痕迹,还有一 个好处,图形可以进行色温区别显示,暖色调如红色 是说明该区域波形重复次数多,冷色调如蓝色代表的 是该区域波形出现次数少,轻松分辨异常及正常信号。 无线余晖,一键开启,无需设定触发条件,余晖保持 时间自定义,最长可以无穷大时间保持,解放工程师 双手,轻松查看和测量异常信号波形特征。
第三阶段:捕获异常
不同的测试场景都有不同特征的信号需要捕获,特殊 异常信号捕获需求变得越来越多,这就需要工程师有 足够的经验设定不同的触发方法,捕获自己想要的信号。
示波器的高级触发功能,可以帮助工程师实现设定不 同触发方式捕获异常信号。泰克示波器不断增强触发 功能以满足信号捕获需求。 如新一代示波器 MSO5 系列提供如边沿,脉宽,欠幅,逻辑,窗口等 24 种 触发方式(包含 14 个是数字通道及总线触发)满足 日常信号捕获的需求。
触发得到异常信号,如何捕获?捕获能力又是对示波 器的一大考验。示波器的记录长度及分段存储功能是 考量示波器捕获能力的重要因素。泰克新一代示波器 记录长度基本在几十 M 点,可实现对信号高采样长 时间的连续捕获。
推荐两个捕获信号非常有用的功能:
欠幅触发
幅值异常,惯用的边沿触发功能能解决一些问题,但 是对于某些隐藏在连续的几个脉冲里的幅值异常信号 就非常困难(因为正常信号符合边沿触发条件)。“欠 “欠幅触发”条件说明 “欠幅触发”应用实例 幅触发”,它是针对幅值异常的信号设定的,可以设 定高低两条电平线,只要幅值在两条线之间就能触发, 大大准确定位了需要的波形,当然这个触发条件还支 持对脉冲设定符合的条件,可以更灵活的捕获特定波 形。 这个功能很大程度应用在逻辑信号调试,因为逻 辑信号高低电平靠阈值来判定,这样幅值异常很容易 引起高低电平判定及解码错误,是真正混合信号调试 的利器。
分段存储
长记录长度,好处非常明显,同样的采样率可以连续 捕获更长时间波形,或者同样的波形时间,可以设置 更高采样率采集。 “分段存储”最大化利用记录长度,可以连续捕获满 足触发条件多个波形,从而进行分析异常信号出现的 周期,是否每次信号特征都相同,支持高达 5 万次波 形采集。
“分段存储”最大化利用记录长度,可以连续捕获满 足触发条件多个波形,从而进行分析异常信号出现的 周期,是否每次信号特征都相同,支持高达 5 万次波 形采集。
第四阶段:搜索信号 长记录长度示波器有很多好处,但是也带来一些问题, 如以前工程师一次捕获就是几个,几十个周期的信号, 所以花费几分钟也就可以分析完成,但是现在示波器 记录长度提升了几万倍,也就意味着可能会一次性捕 获几万个周期的波形,工程师一次捕获可能需要花费 半个小时或者更长时间用于查找自己需要的波形。效 率低,浪费工程师的时间。
大家都知道上网使用搜索功能可以大大提升效率,找 到自己感兴趣的页面或者信息。 这里介绍一种示波器 的“搜索”功能。简单的讲,触发后捕获一段时间的 波形,可以通到“搜索”设置条件,快速定位和标识 满足条件的波形位置,这样就可以针对性的查看该位 置波形,从而大大提升效率。
如果通过眼睛查看多达几千上万的波形,是非常辛苦 的,且非常容易导致人为的漏失。 分析信号耗费时间 长。提供波形列表,能帮助进行分析信号出现的周期, 从而得到信号出现的规律,如串扰等。
第五阶段:信号分析
示波器都具有基本的测量功能,可以帮忙用户进行快 速的自动测试,如基本的幅值,频率,周期等参数。 但是现在因为信号越来越复杂,很多工程师希望能实 现信号自定义测试,如指定波形位置测量,测量不仅 只了解参数还希望能了解多周期的变化趋势,分布等 信息。
示波器可以提供更加高级的自动测量功能,支持多达 36 种自动测试参数。并且支持测试项目的趋势图测 试和直方图显示。
支持 Gate 选通功能,用户可以通过光标自行指定自 动测试波形的区域,实现灵活测量。测试项目支持趋 势图显示,可以显示频率,周期,幅值等随周期的变化, 从而帮忙工程师快速,准确,灵活的进行深度分析。
支持光标测试,用户客户指定对屏幕不同波形之间在 幅值和时间的相关测试。
示波器也支持很多高级分析功能,如电源分析软件, 抖动及高级眼图功能测试,高速信号如以太网, USB,DDR,MIPI 等一致性测试。
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