Meßtechnik
Embedded Designs optimal mit dem MSO testen
Embedded Designs sind ein integraler Bestandteil moderner elektronischer Geräte und finden sich in Mobiltelefonen und MP3-Spielern genauso wie in medizintechnischen Geräten oder industriellen Steueranlagen. Deren analoge und digitale Funktionsblöcke zeitkorreliert zu testen stellt besondere Anforderungen an Oszilloskope
Embedded Designs bestehen neben der Prozessoreinheit aus verschiedenen analogen und digitalen Funktionsblöcken. Die Signale der unterschiedlichen Funktionsblöcke gleichzeitig und vor allem zeitkorreliert zu analysieren ist die spezielle Herausforderung bei Entwicklung und Test solcher Systeme. Für diese Aufgabe eignen sich eigentlich nur moderne Mixed-Signal-Oszilloskope. Doch wie setzt man sie richtig ein?
Analoge Signale schnell charakterisieren
Nimmt der Entwickler eines Embedded Design eine Baugruppe in Betrieb, ist er mit unterschiedlichen Messaufgaben konfrontiert. Es müssen sowohl analoge Signale von Komponenten wie beispielsweise von A/D-Wandlern oder von Spannungsversorgungs-Bausteinen analysiert werden – gleichzeitig aber auch digitale Signale, die von seriellen oder parallelen Datenbussen stammen. Bei immer kürzeren Entwicklungszyklen steigt der Druck, solche Analysen in möglichst kurzer Zeit durchzuführen. Umfangreiche, integrierte Messwerkzeuge und verlässliche Messergebnisse werden damit umso wichtiger für Entwickler.
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Bild 1 zeigt das Beispiel einer Baugruppe mit A/D-Wandler, die hier beispielhaft mit einem Mixed-Signal-Oszilloskop (MSO) des Typs R&S RTE (Aufmacherbild) analysiert wird. Es gilt dabei, die analogen Signaleigenschaften und die Signalqualität des A/D-Wandler-Eingangssignals zu bewerten. Auf digitaler Seite müssen einerseits der A/D-Wandler-Ausgang korrekt funktionieren und andererseits die Steuerbefehle der SPI-Schnittstelle richtig verstanden werden. Für eine korrekte Funktionsweise des A/D-Wandlers ist natürlich auch das Taktsignal entscheidend. Darüber hinaus muss die Qualität der Spannungsversorgung überprüft werden.
Ein erster Schritt im Debugging-Prozess ist es, sich das zu untersuchende Signal – in diesem Beispiel das A/D-Wandler-Eingangssignal – mit dem Oszilloskop anzusehen, um einen Eindruck davon zu bekommen, ob eventuell seltene Fehler wie Glitches oder Runts enthalten sind. Moderne digitale Oszilloskope wie das R&S RTE bieten eine hohe Erfassungsrate von bis zu einer Million Messkurven pro Sekunde. Somit reicht eine relativ kurze Beobachtungsdauer aus, um Fehler mit hoher Wahrscheinlichkeit auszuschließen.
Eine schnelle Übersicht über die Eigenschaften eines Signals können Anwender über die „QuickMeas“-Funktion des Oszilloskops bekommen. Für das gewählte Signal zeigt QuickMeas die Ergebnisse von mehreren, nach Bedarf definierten Messfunktionen auf einmal an. Bild 2 macht anschaulich, wie für das A/D-Wandler-Eingangssignal die Frequenz, Spitze-Spitze-Spannung und Effektivwert bestimmt werden. Hat der Anwender Interesse an Messergebnissen, die gerade nicht Bestandteil von QuickMeas sind, lassen sich zusätzliche automatische Messfunktionen aktivieren, wahlweise mit statistischer Auswertung. Eine hohe Erfassungs- und Verarbeitungsrate ist dabei Voraussetzung für eine aussagekräftige statistische Auswertung. Sie stellt sicher, dass auch aufwendige Messreihen schnell zur Verfügung stehen.
Im Spektrum des Signals lassen sich neben Grundwelle und Harmonischen auch andere Einflüsse und Störfaktoren wie sporadische oder intermittierende Signale aufdecken und analysieren. Um auch schwache Signale zu erfassen und genau zu vermessen, muss das Oszilloskop über ein rauscharmes analoges Frontend mit hoher Messdynamik und eine hohe Eingangsempfindlichkeit ohne Bandbreiteneinschränkung verfügen. Zusätzlich dazu erleichtert die FFT-Funktion, wie sie das R&S RTE bietet, dem Anwender das Arbeiten. Zur Bedienung genügt die Eingabe von Mittenfrequenz, Span und Auflösebandbreite.Im Spektrum des Signals lassen sich neben Grundwelle und Harmonischen auch andere Einflüsse und Störfaktoren wie sporadische oder intermittierende Signale aufdecken und analysieren. Um auch schwache Signale zu erfassen und genau zu vermessen, muss das Oszilloskop über ein rauscharmes analoges Frontend mit hoher Messdynamik und eine hohe Eingangsempfindlichkeit ohne Bandbreiteneinschränkung verfügen. Zusätzlich dazu erleichtert die FFT-Funktion, wie sie das R&S RTE bietet, dem Anwender das Arbeiten. Zur Bedienung genügt die Eingabe von Mittenfrequenz, Span und Auflösebandbreite.
| Bandbreite | 200 MHz, 350 MHz, 500 MHz, 1 GHz (aufrüstbar) |
|---|---|
| Analoge Kanäle | 2 bzw 4 – je nach Typvariante |
| Abtastrate | 5 GS/s pro Kanal |
| Speichertiefe | 10 MS pro Kanal (optional 50 MS) |
| Erfassungsrate | >1 Mio. Messkurven pro Sekunde |
| ENOB-Wert (ADC) | >7 |
| MSO-Betrieb (Option R&S RTE-B1) | 16 digitale Kanäle 5 GS/s & 100 MS pro Kanal >200.000 Messkurven pro Sekunde |
| Bildschirm | 10,4-Zoll-Touchbildschirm; 1024 × 768 Pixel; flexible Aufteilung in Diagramm |
| Wichtige Analysemöglichkeiten | Zeitbereichs-, Logik-, Protokoll- und Frequenzanalyse, zusätzlich in der Spitze der aktiven Tastköpfe ein DC-Voltmete |
Die wichtigsten Parameter der Oszilloskope der Serie R&S RTE auf einen Blick
- Embedded Designs optimal mit dem MSO testen
- Parallele Datenbusse analysieren
- Serielle Kommunikation testen
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