是德科技 使用 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)來觸發(fā) 偶發(fā)異常和復(fù)雜信號

序言

調(diào)試數(shù)字設(shè)計(jì)時(shí)，如何設(shè)置示波器觸發(fā)指定或獨(dú)特的信號問題十分困難，甚至不可能實(shí)現(xiàn)。Keysight InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)是所有 InfiniiVision 3000T、4000 和 6000X 系列示波器的標(biāo)配特性，可以與傳統(tǒng)示波器觸發(fā)相結(jié)合來幫助您觸發(fā)問題信號。如果您能夠看到問題信號，您就可以使用 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)功能觸發(fā)該信號。

下面，我們將通過部分實(shí)例來幫助您更好地了解 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)的功能。本應(yīng)用指南將介紹以下 4 種測量應(yīng)用:

– 非單調(diào)邊沿觸發(fā)

– 建立和保持時(shí)間違規(guī)觸發(fā)

– 觸發(fā)單獨(dú)的 "1" 和 "0"

– 串行總線仲裁觸發(fā)

非單調(diào)邊沿觸發(fā)

具有非單調(diào)邊沿的數(shù)字信號表示信號在上升或下降過程中改變方向或瞬時(shí)靜止。圖 1 是一個(gè)偶發(fā)的隨機(jī)非單調(diào)邊沿實(shí)例。InfiniiVision X 系列示波器具有高達(dá)1,000,000 個(gè)波形/秒的波形更新速率，可以讓我們清晰地看到故障信號，同時(shí)觸發(fā)數(shù)字脈沖序列的任意上升沿。現(xiàn)在，我們需要考慮如何觸發(fā)并只顯示問題信號，不顯示具有正確邊沿的正常信號。如果我們可以觸發(fā)示波器只顯示問題信號，則我們可以探測系統(tǒng)中的其他信號以尋找關(guān)聯(lián)，進(jìn)而解決信號完整性問題。

部分示波器(包括 Keysight 3000T、4000和 6000 X 系列示波器)能夠根據(jù) "長于"或"短于" 上升時(shí)間或下降時(shí)間條件觸發(fā)邊沿。該功能可以幫助解決觸發(fā)問題，但設(shè)置示波器以建立類似上述情景的獨(dú)特觸發(fā)條件可能需要大量的時(shí)間。應(yīng)用InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)，我們可以在示波器的電容觸摸屏上異常信號顯示區(qū)域劃一個(gè)框 (區(qū)域)，并指定波形 "必須交叉" 劃出的區(qū)域 (或基于 XY 坐標(biāo)的下載區(qū)域)，以單獨(dú)捕獲和顯示異常波形。如圖 2 所示，示波器只顯示符合條件的波形。

注意，我們也可以更改條件為"不得交叉"，以便讓示波器只顯示具有正常上升沿的波形 (如圖 3 所示)?；蛘撸覀兛梢栽谑静?/span>器的觸摸屏上將之前劃出的 "必須交叉" 區(qū)域框滑動至相鄰的正常信號波形區(qū)域。

Inf ini iScan 區(qū)域觸發(fā)的工作原理是什么？啟用區(qū)域觸發(fā)后，示波器將以高達(dá)200,000 個(gè)波形/秒的速率捕獲所有滿足傳統(tǒng)示波器指定觸發(fā)條件的波形(假定輸入觸發(fā)速率達(dá)到或超過捕獲速率)。簡單的上升沿或下降沿觸發(fā)最為常用，但包括串行觸發(fā)的其他傳統(tǒng)觸發(fā)條件也可以用作預(yù)選條件。然后，示波器將所有捕獲的波形分別同預(yù)定義 "區(qū)域" (多達(dá) 2 個(gè)條件區(qū)域) 進(jìn)行比較，以查看波形是否通過 "必須交叉" 區(qū)域，且不會通過 "不得交叉" 區(qū)域。借助高達(dá) 200,000 個(gè)波形/秒、基于硬件的捕獲波形速率，Keysight InfiniiScan區(qū)域觸發(fā)功能可提供簡單可靠的隨機(jī)和偶發(fā)異常信號捕獲方法。一般來說，如果您能夠在示波器更新速率1,000,000 個(gè)波形/秒且 InfiniiScan 觸發(fā)觸發(fā)關(guān)閉時(shí)發(fā)現(xiàn)異常，那么示波器在啟用 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)條件下僅顯示異常信號的可能性很大。

建立和保持時(shí)間違規(guī)觸發(fā)

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)從一個(gè)器件傳輸?shù)搅硪粋€(gè)器件時(shí)通常會使用時(shí)鐘信號進(jìn)行同步。但是，數(shù)據(jù)信號在時(shí)鐘邊沿出現(xiàn)前必須確保穩(wěn)定一段時(shí)間 (高或低)，以確保數(shù)據(jù)采樣準(zhǔn)確、可靠。這段時(shí)間稱為最短必要 "建立時(shí)間"。此外，數(shù)據(jù)信號還必須在時(shí)鐘邊沿出現(xiàn)后在盡可能短的時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定(高或低)。這段時(shí)間稱為最短必要 "保持時(shí)間"。

圖 4 顯示了一個(gè)實(shí)例: 示波器在通道 1 上觸發(fā)并捕獲時(shí)鐘信號 (黃色軌跡)，同時(shí)使用通道 2 捕獲數(shù)據(jù)信號 (綠色軌跡，作為眼圖)。使用示波器的計(jì)時(shí)光標(biāo)，我們可以確定數(shù)據(jù)信號的上升沿和下降沿通常在時(shí)鐘上升沿之前 40 ns 出現(xiàn)。我們也觀察到數(shù)據(jù)信號上升沿和下降沿存在偶發(fā)漂移，違反了存儲設(shè)備最短 30 ns 建立時(shí)間的要求。

為了同步示波器僅在出現(xiàn)違規(guī)時(shí)觸發(fā)并顯示波形，我們可以使用示波器先進(jìn)的建立和保持時(shí)間觸發(fā)模式。但是，您可以采用一個(gè)更簡單的方法: 在違規(guī)信號區(qū)域中繪制一個(gè) "必須交叉" 區(qū)域框 (如圖 5 所示)。將 X1 計(jì)時(shí)光標(biāo)置于數(shù)據(jù)信號的交叉點(diǎn)，我們現(xiàn)在可測得建立時(shí)間約為 20 ns，違反了器件 30 ns 的技術(shù)指標(biāo)求。此時(shí)，我們可以使用示波器的通道 3 和通道 4 探測系統(tǒng)中的其他信號，以便找出造成違規(guī)的原因。

如圖 6 所示，借助示波器的電容式觸摸屏，您只需滑動區(qū)域框即可僅觸發(fā)非違規(guī)信號。

觸發(fā)單獨(dú)的 “1” 和 “0”

表征串行總線信號的質(zhì)量經(jīng)常需要測量獨(dú)立的 "1" 和/或單獨(dú)的 "0"。對于 NRZ 類信號，單獨(dú)的 "1" 表示指定數(shù)目 "0" 之前和之后的單一高比特。單獨(dú)的 "0" 是指定數(shù)目"1" 之前和之后的單一低比特。

測量單獨(dú)比特的目的通常是表征器件的輸出能力，確定器件能否生成有效比特，同時(shí)不會影響其他鄰近的脈沖，以避免引入碼間干擾/失真。目前，市場極少示波器能夠觸發(fā)位于一個(gè)以上相反極性比特之前和/或之后的單獨(dú)比特?，F(xiàn)在，我們設(shè)置Keysight InfiniiVision X 系列示波器來觸發(fā)位于至少三個(gè) "0" 之后和至少兩個(gè) "0" 之前的獨(dú)立 "1"。

圖 7 是一個(gè)示波器觸發(fā) 10 Mbps FlexRay串行總線信號上升沿的實(shí)例。此時(shí)，示波器顯示屏的中央只顯示了該信號的一個(gè)隔離上升沿。該信號的串行波特率為 10Mbps，因此單一比特應(yīng)為 100 ns 寬。設(shè)置示波器時(shí)基為 100 ns/格，這樣我們可以輕松確定區(qū)域框的大致寬度。

圖 8 顯示了我們劃出的兩個(gè) "不得交叉" 區(qū)域框，目的是隔離位于三個(gè)或以上 0 之后和兩個(gè)或以上 0 之前的單一高比特。您可以將這些區(qū)域視為波形 "禁入?yún)^(qū)域"。既然我們已經(jīng)隔離了 "1" 脈沖，我們就可以執(zhí)行需要的波形表征測量，例如上升時(shí)間、下降時(shí)間、脈寬等。

圖 9 是一個(gè)示波器僅隔離具有類似條件的0 的實(shí)例: 位于三個(gè)或以上 1 之后和兩個(gè)或以上 1 之前。此次我們設(shè)置示波器觸發(fā)下降沿，然后劃出的 "不得交叉" 區(qū)域框。

InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)可以用于觸發(fā)單獨(dú)的"1" 和 "0"，也可以同步其他獨(dú)特的串行碼型。

串行總線仲裁觸發(fā)

如前所述，InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)可與串行總線觸發(fā)等更復(fù)雜的觸發(fā)功能結(jié)合使用。圖 10 是一個(gè)示波器觸發(fā) ID 等同于025HEX 的控制器局域網(wǎng) (CAN) 總線數(shù)據(jù)幀的實(shí)例。注意，您可以在示波器顯示屏底部看到時(shí)間相關(guān)的解碼軌跡，軌跡起始為幀 ID (025)。

CAN 總線以系統(tǒng)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)異步傳輸為基礎(chǔ)，例如車載系統(tǒng)。異步傳輸意味著多個(gè)節(jié)點(diǎn)可能會同時(shí)或接近同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。此時(shí)，仲裁程序?qū)⒋_定具有最高優(yōu)先級的節(jié)點(diǎn)并允許該節(jié)點(diǎn)繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)。系統(tǒng)中優(yōu)先級較低的節(jié)點(diǎn)必須暫停數(shù)據(jù)傳輸。

如圖 10 所示，幀 025HEX 中第一個(gè)脈沖具有兩個(gè)不同的低電平幅度: 有時(shí)較低，部分情況下會更低。信號達(dá)到最低電平證明有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)正在同時(shí)嘗試傳輸數(shù)據(jù)，仲裁將由此開始。脈沖恢復(fù)為正常電平表明仲裁結(jié)束，幀 025HEX 優(yōu)先級較高。

如何確保示波器僅顯示包括仲裁的幀？現(xiàn)有示波器觸發(fā)條件無法滿足要求，串行總線觸發(fā)與 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)結(jié)合能夠解決此問題。圖 11 是一個(gè)使用區(qū)域觸發(fā)僅同步包含仲裁的 CAN 幀 025HEX 的實(shí)例。在本例中，首先設(shè)置示波器串行觸發(fā)幀ID: 025HEX。然后，在低電平脈沖周圍繪制 "必須交叉" 區(qū)域?；蛘撸绻谕晃?/span>置繪制 "不得交叉" 區(qū)域，示波器將觸發(fā)不包括仲裁、ID 等同于 025HEX 的幀。

總結(jié)

本應(yīng)用指南列舉了幾個(gè)實(shí)例，介紹了如何使用 Keysight InfiniiVision 3000T、4000和 6000 X 系列示波器的 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)功能來觸發(fā)包含偶發(fā)異常(或形狀異常)的信號。此外，我們也展示了使用InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)功能來觸發(fā)有效信號(非問題信號)的方法。這些信號十分復(fù)雜，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，應(yīng)用當(dāng)今示波器的標(biāo)準(zhǔn)觸發(fā)功能可能很復(fù)雜甚至不可能實(shí)現(xiàn)觸發(fā)。

眾多新型數(shù)字存儲示波器 (DSO) 都具有觸發(fā)和分析復(fù)雜高速信號的功能。但是，使用這些高級示波器功能往往得不償失。是德科技 InfiniiVision 3000T、4000 和 6000X 系列 DSO 和 MSO 配備的 InfiniiScan 區(qū)域觸發(fā)特性卻并非如此。這個(gè)功能強(qiáng)大且易于使用的工具可支持您隔離特定信號形狀的測量。結(jié)合示波器高達(dá)1,000,000 個(gè)波形/秒的更新速率(使用6000 X 系列示波器可達(dá)到 450,000 個(gè)波形/秒)，您可以確保觸發(fā)所有發(fā)現(xiàn)的信號異常。