Größtmöglichen Nutzen aus den Funktionen eines Economy-Klasse-Oszilloskops ziehen
Tipps und Tools zum Debugging langsamer serieller Busse
Fortsetzung des Artikels von Teil 3
Signalabgriff - Grenzen eines 10:1-Tastkopfes
Mangelnde Sorgfalt beim Signalabgriff kann dazu führen, dass die Messergebnisse verfälscht werden und das Debugging viel mehr Zeit kostet, als eigentlich nötig wäre. »Allgemein ist es günstig, bei asymmetrischen Messungen die Masseverbindung so kurz wie irgend möglich zu halten«, so Kasenbacher. »Eine lange Masse¬verbindung verringert nicht nur die Bandbreite des Tastkopfes, sondern erhöht auch das Risiko, dass die Messung durch Störspannungen, ’Ground Bounce‘ und elektrostatische Entladungen verfälscht wird. Derlei Artefakte täuschen dem Anwender allzu leicht Fehlfunktionen seines Testobjekts vor, das in Wirklichkeit völlig in Ordnung ist.« Bild 5 zeigt die Störspannungen auf einer 5V-Stromversorgung für I²C, die mit einem passiven 10:1-Tastkopf mit der mitgelieferten (langen) Masseleitung erfasst worden sind. Die Störspannung beträgt deutlich über 100 mVSS.
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Bild 6 zeigt die Messung der gleichen Stromversorgung mit dem gleichen 10:1-Tastkopf, dieses Mal aber mit einer erheblich kürzeren Masseverbindung (nämlich der mitgelieferten Massefeder).
Wieviel Störspannungen man sich mit einer bestimmten Tastkopfkonfiguration einfangen kann, lässt sich einfach überprüfen. Dazu verbindet man die Masseverbindung des Tastkopfes mit einem Messpunkt des Testobjekts und greift dann mit der Tastkopfspitze denselben Messpunkt ab. Der Vergleich der Abbildungen 5 und 6 zeigt, dass die lange Masseverbindung des Tastkopfes für praktisch alle dargestellten Störungen verantwortlich ist.
Speziell ungünstig ist eine lange Masseverbindung, wenn es um ESD und andere externe Störspannungen geht. Bild 7 zeigt einen Störsignalburst, der dadurch verursacht wurde, dass man einfach etwa einen Meter vom Testobjekt entfernt einen Schlüsselring schüttelte. Man kann den Burst einfach erkennen, wenn man den Trigger auf »normal« schaltet und den Triggerpegel knapp über oder unter die Grundlinie setzt.
Signalabgriff zur Dekodierung serieller Busse: Vorsicht mit zu großer Bandbreite
»Ingenieure, die mit langsamen seriellen Bussen arbeiten und solche Signale zu decodieren haben, wissen, dass die Erfassung zeitlich korrekt zugeordneter Information für zwei Messszenarien höchst nützlich ist: für die Verifikation des Businhalts und den Bezug zu anderen Systemsignalen und -ereignissen«, führt Kasenbacher aus. »Der Decoder stellt an die Signale allerdings andere Anforderungen als eine parametrische Messung. Außer bei I²S und SPI liegen die Takt- oder Bitraten serieller Busse im Sub-MHz-Bereich. Hat man die Parameter eines Busses bereits verifiziert oder sind sie nicht von Belang, so ist es nicht sinnvoll, das Oszilloskop diese Signale mit voller Bandbreite erfassen zu lassen. Man sollte in diesen Fällen die Bandbreite der Messkanäle manuell begrenzen, das reduziert nicht nur die Auswirkung interner Störspannungen des Oszilloskops, sondern auch den nachteiligen Effekt langer Masseverbindungen.«
Zusammenfassend lässt sich feststellen: Wenn man genau weiß, was das eigene Oszilloskop leisten kann, kann man deutlich schneller die Funktionsfähigkeit des Testobjekts verifizieren oder einen Fehler dingfest machen. Die Agilent-3000-X-Scopes sind für ihre Preisklasse mit beachtlich vielen Standardfunktionen und Optionen ausgestattet, mit denen sie Anwendern alle Arten von Messungen an langsamen seriellen Bussen erleichtern.
- Tipps und Tools zum Debugging langsamer serieller Busse
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