Mixed-Signal-Oszilloskope beim Debugging von digitalen Schaltungen

Viele Fehler in digitalen Schaltungen lassen sich leichter finden, wenn man die Signale mit einem Mixed-Signal-Oszilloskop (MSO) sowohl in analoger als auch in digitaler Form darstellen kann. Hier einige Praxisbeispiele.

Viele Fehler in digitalen Schaltungen lassen sich leichter finden, wenn man die Signale mit einem Mixed-Signal-Oszilloskop (MSO) sowohl in analoger als auch in digitaler Form darstellen kann. Hier einige Praxisbeispiele.

Das Besondere an einem modernen Mixed-Signal-Oszilloskop ist, dass es die Fähigkeiten eines Oszilloskops mit den grundlegenden Funktionen eines Logikanalysators kombiniert, so dass z.B. sogar die Protokoll-Decodierung bzw. -Triggerung bei Messungen an parallelen und seriellen Bus-Architekturen möglich wird.

Pluspunkte der zeitbasierten und der statusbasierten Erfassung

Es gibt zwei grundlegende Methoden für die Erfassung digitaler Signale. Die erste ist zeitbasiert, d.h., das Mixed-Signal-Oszilloskop tastet das digitale Signal in gleichmäßigen Zeitabständen entsprechend der jeweiligen Abtastrate ab. Der an den einzelnen Abtastpunkten erfasste logische Zustand des Signals wird gespeichert und zur zeitabhängigen Darstellung des Signals herangezogen.

Die zweite Methode für die Erfassung digitaler Signale ist statusbasiert. Dabei werden auf Basis eines Taktsignals spezielle Zeitpunkte definiert, an denen der logische Zustand des Signals gültig und stabil ist. Ein Beispiel dafür ist eine D-Flipflop-Schaltung mit positiver Flankentriggerung, für deren Eingangssignal der stabile Zustand um die steigende Taktflanke herum liegt. Der stabile Zustand für das Ausgangssignal derselben Schaltung liegt im Bereich der abfallenden Flanke. Da die Taktdauer einer synchronen Schaltung nicht unbedingt konstant ist, weisen die Erfassungen – anders als bei der zeitbasierten Methode – möglicherweise unterschiedliche Zeitabstände auf.

Mit Logikanalysatoren können sowohl zeitbasierte als auch statusbasierte Erfassungen durchgeführt werden. Die digitalen Kanäle eines Mixed-Signal-Oszilloskops erfassen digitale Signale, z.B. eines getakteten Busses, auf dieselbe Weise wie ein Logikanalysator im zeitbasierten Erfassungsmodus. Das Scope decodiert dann die zeitbasierte Erfassung, ermittelt die Logikzustände der erfassten Signale und zeigt diese Logikzustände sowie eine Ereignistabelle an (Bild 1). Das gleicht letztlich der Anzeige eines Logikanalysators im zeitbasierten Erfassungsmodus.

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