混合信號示波器快速、精確測試嵌入式系統設計

　　摘要：嵌入式設計在各種各樣的先進電子設備中發揮著不可或缺的作用，包括從移動電話和MP3播放器到醫療設備和工業控制系統。此外，處理器單元、各種模擬和數字功能塊也大量使用。當定時相關很關鍵時，在不同功能塊中同時進行信號分析，是開發和測試這類系統面臨的主要挑戰。然而，羅德與施瓦茨公司(R&S) RTE混合信號示波器非常適合完成這項任務。

　　除了模擬通道，先進的混合信號示波器也包括用來分析數字邏輯狀態和協議信息的數字通道。在對新模塊進行初始化操作時，嵌入式設計開發人員需要執行一系列各類測量。除了串行和并行數據總線上的數字信號以外，還需要分析來自如A/D轉換器和電源這類組件的模擬信號。由于開發周期不斷縮短，盡快完成這類分析工作的壓力持續增加。這就是為什么能夠提供可靠測量結果的全面綜合測量工具對今天的開發人員至關重要的原因。

　　圖1顯示為包含A/D轉換器的模塊。本篇文章將討論如何使用先進的混合信號示波器(Mixed Signal Oscilloscope, MSO)高效分析這類模塊。這里重要的是評估模擬信號特性，以及A/D轉換器輸入信號質量。就其數字電路而言，A/D轉換器輸出必須正常工作，SPI控制指令必須正確解碼。當然，時鐘信號對A/D轉換器正常運行也起重要作用。最后，必須測試電源質量。

　　快速表征模擬信號

　　作為調試過程的第一步，用示波器觀察主要感興趣信號，本例是A/D轉換器輸入信號，看看信號中是否存在如毛刺或矮脈沖之類的任何罕見故障。R&S RTE先進數字示波器提供高達每秒1百萬個波形的高波形捕獲率，能夠以很高概率快速地定位并消除系統缺陷。

　　R&S RTE QuickMeas功能使用戶能夠快速瀏覽信號特征。對于選擇的信號，QuickMeas同時顯示多個用戶定義測量參數的結果。圖2顯示同時測量A/D轉換器輸入信號的頻率、峰峰值電壓和RMS值。如果用戶想要測量的參數不在QuickMeas測量結果之列，則可以激活附加的自動測量功能，包括參數統計。高波形捕獲率和處理速度對統計分析來說至關重要，因此，即使是復雜的測量也能快速處理。

　　除了基波和諧波，R&S RTE可以檢測和分析信號頻譜中其他的影響和干擾因素，如突發信號或間歇信號。為了實現弱信號檢測和精細測量，示波器必須有低噪聲的模擬前端，該前端要有寬動態范圍和沒有帶寬限制的高輸入靈敏度。R&S RTE提供的FFT功能使用戶工作起來更加輕松：操作只需輸入中心頻率、頻率帶寬和分辨率帶寬。

　　并行數據總線分析

　　集成化邏輯分析使得示波器能顯示與模擬波形時間相關的數字信號。R&S RTE混合信號選件將示波器轉換成具有16條數字通道且易于使用的MSO示波器。在本例中，A/D轉換器輸出有9路信號(對應8個數據位和時鐘信號)。針對時鐘信號的有效沿來確定總線的邏輯狀態。用戶根據實際總線拓撲結構配置并行總線，定義哪些數字通道是總線的一部分，以及定義二進制判決門限。R&S RTE示波器支持同時解碼4路并行總線或串行總線。每個總線用屏幕邊緣上的信號欄圖標表示。無論其他設置如何，該圖標顯示所有激活邏輯通道目前的狀態(高、低、切換)，給用戶一個總線活動的快速概覽。這也包括未在圖中顯示的通道。當然，解碼的總線可以用總線數據格式顯示。如圖3所示，在分析A/D轉換器輸出時，用模擬波形顯示解碼更為合適。例如，這樣能夠直接比較轉換器的輸入信號和輸出信號，以及測量兩個信號間的時間偏移。輸出信號中出現的任何畸變將一目了然。