MSO4000：業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的混合信號示波器

引言

世界各地每個電子器件實驗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)計工程師的首選工具。工程師對示波器的操作方式滿懷信心，并信任其測量結(jié)果。但是，示波器一般只限于提供兩條或四條模擬通道。工程師有時需要的通道數(shù)量會超過示波器提供的通道數(shù)量，比如查看模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入，同時監(jiān)測8位輸出，或希望觀察微處理器的地址線和數(shù)據(jù)線。在上述兩種情況下，示波器都沒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驗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，測量復(fù)雜性都會明顯提高。這時，工程師自然會有這樣的想法：“如果示波器有更多的通道多好……”。

混合信號示波器為迎接這種測量挑戰(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)計所提供的首選工具。泰克MSO4000的操作方式與示波器類似，同時提供了模擬通道和數(shù)字通道，避免了使用多臺儀器的解決方案所帶來的復(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理由。

1.為簡化工作而設(shè)計

MSO4000在設(shè)計上對細節(jié)的追求變革了工程師查看數(shù)字數(shù)據(jù)的方式。其中一個實例是它繪制數(shù)字波形的方式：它以顏色識別數(shù)字波形的邏輯狀態(tài)。在邏輯狀態(tài)為高時，波形的顏色是綠色；在邏輯狀態(tài)為低時，波形的顏色是藍色。當(dāng)波形被放大到一定程度，數(shù)字通道在整個顯示畫面中的狀態(tài)相同時，這一功能對于顯示狀態(tài)是高還是低特別有用。

MSO4000擁有用于檢測多個跳變沿的硬件。在系統(tǒng)檢測到多個跳變沿時，顯示屏上會出現(xiàn)一個白色邊沿。白色邊沿表明通過設(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。這么長的記錄長度對于高分辨率狀態(tài)下捕獲長時間窗口的信號極其重要，但同時它也帶來了相應(yīng)的挑戰(zhàn)。如果沒有有效的工具來處理所有這些數(shù)據(jù)，那么采集幾千屏信息又有什么用呢？MSO4000是第一個為處理長度記錄采集提供全套功能/工具的MSO。

·放大/卷動顯示 –前面板上的專用兩級旋鈕可以直觀地縮放和卷動顯示。內(nèi)圈旋鈕調(diào)節(jié)縮放系數(shù)(或縮放標(biāo)度)，順時針旋轉(zhuǎn)，可以激活縮放，逐漸提高放大系數(shù)；反時針旋轉(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縮放框，用戶能迅速轉(zhuǎn)動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，輔助確定卷動波形的速度。外部旋鈕旋轉(zhuǎn)得越快，縮放框卷動的速度越快。即使在記錄長度為10M時，工程師仍可以在幾秒鐘內(nèi)從采集的一端移動到另一端！通過反方向旋轉(zhuǎn)旋鈕，可以改變卷動方向，這樣，您不必再經(jīng)過多個菜單來調(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，可以通過使用前面板上的專用播放/暫停按鈕控制MSO自動滾動播放波形。播放速度和方向使用直觀的卷動旋鈕進行控制，旋鈕旋轉(zhuǎn)得越快，波形滾動速度越快。通過反方向旋轉(zhuǎn)旋鈕，可以改變卷動方向。

·用戶標(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或多個“書簽”。在不同標(biāo)記之間瀏覽時，只需在前面板上按Previous和Next鈕。

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

3.并行總線觸發(fā)和分析

許多工程師用了無數(shù)個小時在示波器上解碼系統(tǒng)的總線活動。這一工作中一般需要評估每個時鐘邊沿上的數(shù)據(jù)狀態(tài)和地址線。由于MSO4000能夠建立并行總線，它簡化了這一工作。通過指定特定通道為時鐘線和數(shù)據(jù)線，用戶可以建立并行總線顯示，自動解碼總線內(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，工程師可以簡便地查看經(jīng)解碼的并行總線數(shù)據(jù)隨時間的變化情況。此外，用戶可以通過總線值觸發(fā)示波器。另外，Wave Inspector的搜索功能可以搜索長數(shù)字采集數(shù)據(jù)，簡化了用戶識別特定數(shù)字事件及模擬事件的工作。

4.串行總線觸發(fā)和分析

串行總線在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中幾乎無處不在，如I2C、SPI、RS-232和CAN。這些總線用來在設(shè)備間通信，監(jiān)測溫度，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)試涉及一個或多個串行總線的系統(tǒng)級問題一般要花費很長的時間，其原因是由于很難將感興趣的數(shù)據(jù)流從總線當(dāng)中分離出來，同時一次手動解碼一位消息的過程也非常麻煩。

有了MSO4000，工程師可以簡便地把示波器輸入定義成I2C、SPI、RS-232或CAN總線。這樣做的主要好處有三個：第一，如圖3所示，用戶可以在分組級信息上觸發(fā)示波器，如特定地址、數(shù)據(jù)、標(biāo)識符、未確認(rèn)等等。第二，定義的每條總線會自動解碼，所有分組內(nèi)容都在顯示屏上用直觀的總線波形表示。第三，可以使用Wave Inspector的搜索功能，搜索很長的串行總線采集數(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時，用戶都可以啟動一個事件表來查看總線活動。事件表令用戶能夠以列表格式查看解碼的并行或串行總線數(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總線采集實例，其中包括解碼的標(biāo)識符、數(shù)據(jù)長度代碼(DLC)、數(shù)據(jù)、CRC和未確認(rèn)信息。此外，每個分組帶有時戳，可以簡便地進行時序測量。

6.顯示由最多四條串行總線或并行總線構(gòu)成的任意組合

嵌入式系統(tǒng)通常同時包括串行總線和并行總線。在發(fā)生系統(tǒng)級問題時，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簡便地監(jiān)測最多四條I2C、SPI、RS-232、CAN和并行總線，確定問題原因。例如，在觸發(fā)FPGA的數(shù)據(jù)輸出的同時，可以監(jiān)測多條I2C總線。由于能夠建立串行總線和并行總線的任意組合，工程師獲得了巨大的靈活性和查看能力，可以洞察被測設(shè)備的運行情況。

7.MagniVu提供了60.6 ps超高時間分辨率

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

8.多通道建立時間和保持時間觸發(fā)

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

測試建立時間和保持時間違規(guī)是一個挑戰(zhàn)，通常要耗費大量的時間，因為大多數(shù)示波器一次只允許工程師檢查一條數(shù)據(jù)線。這對簡單的JK觸發(fā)可能已經(jīng)足夠了，但如果要測試8位或16位總線，那么工程師需要重復(fù)進行相同的任務(wù)，檢驗總線上的每個位，而且一次只能檢查一位。MSO4000是第一個提供多通道建立時間和保持時間觸發(fā)的混合信號示波器。現(xiàn)在，用戶可以一次監(jiān)測、調(diào)試和測試整個并行總線，而不是一次一位，如圖7所示。

9.P6516 混合信號示波器探頭

探測是實現(xiàn)最優(yōu)測量結(jié)果必不可少的一個關(guān)鍵步驟。在某些情況下，電路板設(shè)計中包括測試點，但更多情況下工程師需要焊接線路，才能訪問關(guān)鍵信號。

P6516 混合信號示波器探頭是為滿足混合信號環(huán)境需求而設(shè)計的。第一，P6516探頭由兩段長達3英尺的部分組成，可以簡便地訪問電路板或系統(tǒng)不同區(qū)域中的信號。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，提供了最高的信號完整性和最小的探頭負荷(~3 pf)。第三，到8通道組的每個輸入末尾都有一個“槍套式”端部。這種圓滑的新型探頭簡化了連接被測設(shè)備的過程。公共接地采用自動推進式連接器，可以簡便地建立自定義接地。在連接到方形針腳上時，P6516有一個適配器，連接探頭頭部，與探頭端部齊平延長探頭接地，從而可以連接到頭部針腳。如果被測電路板有一個AMP Mictor連接器，那么可以選配NEX-HD2HEADER，簡便地訪問34條通道中的任何通道。

10.每條通道單獨設(shè)置門限，實現(xiàn)真正的混合信號設(shè)計

普通混合信號示波器每8條數(shù)字通道只能設(shè)置一個邏輯門限。也就是說，盡管普通MSO有16條數(shù)字通道，但其探測的感興趣區(qū)域不能超過兩個，除非所有區(qū)域使用相同的一個或兩個邏輯系列。例如，設(shè)計中可能使用3.3V和5V CMOS及TTL。為找到問題需要探測所有信號，但由于具有兩個門限的限制，使用傳統(tǒng)MSO是不可能查看所有這些信號的。

而在MSO4000中，用戶可以每條通道設(shè)置單獨門限，更有效地找到和解決問題。每條通道設(shè)置單獨門限使得MSO4000混合信號示波器的靈活性和效率遠遠超過了市場上的任何其它產(chǎn)品。

11.業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的外觀

所有MSO4000型號都提供了10.4英寸XGA彩色顯示屏，這是同類產(chǎn)品中最大、分辨率最高的顯示屏。MSO4000不僅是MSO市場上功能最強大的示波器，而且MSO4000的厚度只有5.4英寸，是市場上最薄的MSO，所以對工作臺空間要求小于同類競爭產(chǎn)品，重僅11磅，攜帶簡便。

12.領(lǐng)先的性能

MSO4000示波器系列由四種型號組成，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，其它型號則在所有通道上提供了2.5 GS/s的采樣率。所有型號都在所有模擬通道和數(shù)字通道上標(biāo)配10M的記錄長度。

總結(jié)

泰克MSO4000 混合信號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)計人員提供了一個首先全能混合信號設(shè)計和調(diào)試工具?；诮?jīng)過驗證的緊湊型示波器平臺，MSO4000提供了熟悉易用的操作能力，同時增加了16條數(shù)字通道和總線解碼功能，簡化了混合信號設(shè)計的調(diào)試工作，避免了與邏輯分析儀高級功能相關(guān)的復(fù)雜性。

MSO4000同時融合了領(lǐng)先的技術(shù)指標(biāo)、所有通道上深度記錄長度、用戶熟悉的操作、新型調(diào)試功能、業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的性能價格比及全方位支持，可以監(jiān)測、觸發(fā)和解碼并行總線及嵌入式設(shè)計中最常用的串行總線，如I2C、SPI、CAN和RS-232等等。由于提供了超越當(dāng)前市場上任何MSO的許多業(yè)內(nèi)第一和業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的功能，MSO4000系列簡化了操作，保證了測量信心，為需要更有效地設(shè)計、調(diào)試和測試嵌入式設(shè)計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，把混合信號示波器提升到迄今為止的最高境界。