Mixed-Signal-Oszilloskope beim Debugging von digitalen Schaltungen
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Mixed-Signal-Oszilloskope beim Debugging von digitalen Schaltungen
Ein wichtiger Kennwert jedes Mixed-Signal-Oszilloskops ist die für eine Erfassung digitaler Signale mögliche zeitliche Auflösung. Denn je besser die zeitliche Auflösung ist, desto genauer können Änderungen eines Signals erfasst werden. Beispielsweise weist eine mit 500 Mio. Abtastungen pro Sekunde durchgeführte Erfassung eine zeitliche Auflösung von 2 ns auf, d.h., die Flanke des Signals wird mit 2 ns Unsicherheit erfasst. Durch eine höhere zeitliche Auflösung wird die Unsicherheit bei der Erfassung der Signalflanke kleiner, und schnelle Signaländerungen können besser erfasst werden.
Die Geräte der MSO4000-Serie von Tektronix beispielsweise ermöglichen die gleichzeitige Erfassung von digitalen Signalen in zwei Erfassungsmodi. Der erste Erfassungsmodus weist eine zeitliche Auflösung bis zu 2 ns bei einer Aufzeichnungslänge bis zu 10 MPunkten auf. Der zweite Erfassungsmodus, MagniVu genannt, weist eine zeitliche Auflösung bis zu 60,6 ps bei einer Aufzeichnungslänge bis zu 10 000 Punkten auf, erfasst wird zentriert um den Triggerzeitpunkt herum. Bei den Geräten der MSO3000-Serie bietet MagniVu eine zeitliche Auflösung von 121,2 ps.
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In Bild 8 tritt der Glitch im unteren Signal zur gleichen Zeit wie der Flankenanstieg des oberen Signals auf. Dieses Problem könnte durch Übersprechen verursacht sein, aber um diese Diagnose zu untermauern, sind weitere Informationen erforderlich.
Beide LVPECL-Signale liegen an analogen Kanälen des Mixed-Signal-Oszilloskops an, und dieses wird wiederum darauf eingerichtet, kleine, außerhalb der Spezifikation liegende Signale zu ermitteln. Dieses Mal triggert das Mixed-Signal-Oszilloskop auf einen Glitch von 1,091 ns Länge und ermöglicht das Verständnis der Analogverhaltens beider LVPECL-Signals, wie in Bild 9 gezeigt. Die analogen Glitches treten genau dann auf, wenn die Flanke des anderen Signals ansteigt.
Die meisten dieser analogen Glitches liegen unterhalb des Schwellenwerts der LVPECL-Logik, aber einige davon überschreiten diesen Schwellenwert und führen zu Logikfehlern, etwa der Glitch im oberen Signal am linken Rand der Anzeige.
Mit Hilfe eines Mixed-Signal-Oszilloskops kann man, wie gezeigt, sowohl die digitalen als auch die analogen Charakteristika eines Signals erfassen und sie zeitkorreliert anzeigen. Dadurch sind aufschlussreiche Einblicke in die Signalintegrität von digitalen Signalen möglich. Die Ursache dieser Glitches besteht in diesem konkreten Fall in einem Übersprechen an der steigenden Flanke dieser beiden LVPECL-Signale. Die steigenden Flanken der LVPECL-Signale sind steiler und höher als die fallenden Flanken. Daher verursachen die steigenden Flanken wesentlich mehr Übersprechen als die fallenden Flanken. Bei dieser Erfassung liegen überhaupt keine Anzeichen für Übersprechen an den fallenden Flanken vor.
Letztlich ist festzustellen, dass die neueste Generation von Mixed-Signal-Oszilloskopen einen umfangreichen Funktionsumfang aufweist: leistungsfähige digitale Triggerung, hochauflösende Erfassungsmodi und integrierte Analysewerkzeuge sind dabei kombiniert, was eine außerordentlich wertvolle Rolle bei Überprüfung und Debugging digitaler Schaltungen mit ihrer komplexen Interaktion digitaler, analoger und Software-Bestandteile spielen kann. ha
- Mixed-Signal-Oszilloskope beim Debugging von digitalen Schaltungen
- Nützlich: Mehrere Versionen der Signalanzeige
- Praxisbeispiel: Umfassende Analyse mit analoger und digitaler Erfassung
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