MSO4000：業(yè)內領(lǐng)先的混合信號示波器

引言

世界各地每個(gè)電子器件實(shí)驗室中幾乎都有示波器。許多人認為，示波器是電子器件設計工程師的首選工具。工程師對示波器的操作方式滿(mǎn)懷信心，并信任其測量結果。但是，示波器一般只限于提供兩條或四條模擬通道。工程師有時(shí)需要的通道數量會(huì )超過(guò)示波器提供的通道數量，比如查看模數轉換器輸入，同時(shí)監測8位輸出，或希望觀(guān)察微處理器的地址線(xiàn)和數據線(xiàn)。在上述兩種情況下，示波器都沒(méi)有為完成工作提供數量充足的通道，因此工程師需要在實(shí)驗室中尋找更多的示波器，或者使用邏輯分析儀。不管采用哪種方式，測量復雜性都會(huì )明顯提高。這時(shí)，工程師自然會(huì )有這樣的想法：“如果示波器有更多的通道多好……”。

混合信號示波器為迎接這種測量挑戰提供了理想的解決方案。它依然提供了工程師信任并能熟練操作的工具(示波器)，但增加了16條數字通道，其結果就是泰克為嵌入式設計所提供的首選工具。泰克MSO4000的操作方式與示波器類(lèi)似，同時(shí)提供了模擬通道和數字通道，避免了使用多臺儀器的解決方案所帶來(lái)的復雜性。MSO4000由此確立了全新的性能和易用性基準，為此我們至少可以舉出十幾個(gè)理由。

1.為簡(jiǎn)化工作而設計

MSO4000在設計上對細節的追求變革了工程師查看數字數據的方式。其中一個(gè)實(shí)例是它繪制數字波形的方式：它以顏色識別數字波形的邏輯狀態(tài)。在邏輯狀態(tài)為高時(shí)，波形的顏色是綠色；在邏輯狀態(tài)為低時(shí)，波形的顏色是藍色。當波形被放大到一定程度，數字通道在整個(gè)顯示畫(huà)面中的狀態(tài)相同時(shí)，這一功能對于顯示狀態(tài)是高還是低特別有用。

MSO4000擁有用于檢測多個(gè)跳變沿的硬件。在系統檢測到多個(gè)跳變沿時(shí)，顯示屏上會(huì )出現一個(gè)白色邊沿。白色邊沿表明通過(guò)設備可以放大或以更快的采樣率采集數據，獲得更多的信息。如圖1所示，在大多數情況下，放大可以揭示以前的設置下看不到的脈沖。如果在放大到最大之后仍然存在白色邊沿，那么這表明在下次采集時(shí)提高采樣率將揭示比以前的設置頻率更高的信息。

2.使用Wave Inspector搜索引擎，在采集的數據中簡(jiǎn)便地找到感興趣的區域

MSO4000系列可以在2條或4條模擬通道及16條數字通道的每條通道上采集最高10M的樣點(diǎn)。這么長(cháng)的記錄長(cháng)度對于高分辨率狀態(tài)下捕獲長(cháng)時(shí)間窗口的信號極其重要，但同時(shí)它也帶來(lái)了相應的挑戰。如果沒(méi)有有效的工具來(lái)處理所有這些數據，那么采集幾千屏信息又有什么用呢？MSO4000是第一個(gè)為處理長(cháng)度記錄采集提供全套功能/工具的MSO。

·放大/卷動(dòng)顯示 –前面板上的專(zhuān)用兩級旋鈕可以直觀(guān)地縮放和卷動(dòng)顯示。內圈旋鈕調節縮放系數(或縮放標度)，順時(shí)針旋轉，可以激活縮放，逐漸提高放大系數；反時(shí)針旋轉，可以降低放大系數，最終關(guān)閉縮放功能。外部旋鈕在波形中卷動(dòng)縮放框，用戶(hù)能迅速轉動(dòng)到感興趣的波形部分。外部旋鈕還采用了力反饋感應式設計，輔助確定卷動(dòng)波形的速度。外部旋鈕旋轉得越快，縮放框卷動(dòng)的速度越快。即使在記錄長(cháng)度為10M時(shí)，工程師仍可以在幾秒鐘內從采集的一端移動(dòng)到另一端！通過(guò)反方向旋轉旋鈕，可以改變卷動(dòng)方向，這樣，您不必再經(jīng)過(guò)多個(gè)菜單來(lái)調節縮放視圖。

·播放/暫停 – 在工程師尋找異常事件或感興趣的事件時(shí)，可以通過(guò)使用前面板上的專(zhuān)用播放/暫停按鈕控制MSO自動(dòng)滾動(dòng)播放波形。播放速度和方向使用直觀(guān)的卷動(dòng)旋鈕進(jìn)行控制，旋鈕旋轉得越快，波形滾動(dòng)速度越快。通過(guò)反方向旋轉旋鈕，可以改變卷動(dòng)方向。

·用戶(hù)標記 – 看到波形上有感興趣的東西？在前面板按Set Mark按鈕，可以在波形上放置一個(gè)或多個(gè)“書(shū)簽”。在不同標記之間瀏覽時(shí)，只需在前面板上按Previous和Next鈕。

·搜索標記 – 不想花時(shí)間考察整個(gè)采集的波形、查詢(xún)需要的事件？MSO4000具有強大的波形搜索功能，可以根據用戶(hù)定義的標準搜索長(cháng)時(shí)間采集的數據，如脈寬、邏輯狀態(tài)、甚至并行和串行總線(xiàn)內容。搜索標記會(huì )高亮度顯示所有發(fā)生的事件，用戶(hù)可以使用前面板Previous和Next按鈕簡(jiǎn)便地進(jìn)行搜索。這可以輕松地比較分布在長(cháng)記錄采集中多次發(fā)生的搜索事件。

3.并行總線(xiàn)觸發(fā)和分析

許多工程師用了無(wú)數個(gè)小時(shí)在示波器上解碼系統的總線(xiàn)活動(dòng)。這一工作中一般需要評估每個(gè)時(shí)鐘邊沿上的數據狀態(tài)和地址線(xiàn)。由于MSO4000能夠建立并行總線(xiàn)，它簡(jiǎn)化了這一工作。通過(guò)指定特定通道為時(shí)鐘線(xiàn)和數據線(xiàn)，用戶(hù)可以建立并行總線(xiàn)顯示，自動(dòng)解碼總線(xiàn)內容，如圖2所示。

MSO4000系列可以一次定義和顯示最多四條并行總線(xiàn)，工程師可以簡(jiǎn)便地查看經(jīng)解碼的并行總線(xiàn)數據隨時(shí)間的變化情況。此外，用戶(hù)可以通過(guò)總線(xiàn)值觸發(fā)示波器。另外，Wave Inspector的搜索功能可以搜索長(cháng)數字采集數據，簡(jiǎn)化了用戶(hù)識別特定數字事件及模擬事件的工作。

4.串行總線(xiàn)觸發(fā)和分析

串行總線(xiàn)在現代嵌入式系統中幾乎無(wú)處不在，如I2C、SPI、RS-232和CAN。這些總線(xiàn)用來(lái)在設備間通信，監測溫度，控制風(fēng)扇速度，初始化各種設備的狀態(tài)等各方面。調試涉及一個(gè)或多個(gè)串行總線(xiàn)的系統級問(wèn)題一般要花費很長(cháng)的時(shí)間，其原因是由于很難將感興趣的數據流從總線(xiàn)當中分離出來(lái)，同時(shí)一次手動(dòng)解碼一位消息的過(guò)程也非常麻煩。

有了MSO4000，工程師可以簡(jiǎn)便地把示波器輸入定義成I2C、SPI、RS-232或CAN總線(xiàn)。這樣做的主要好處有三個(gè)：第一，如圖3所示，用戶(hù)可以在分組級信息上觸發(fā)示波器，如特定地址、數據、標識符、未確認等等。第二，定義的每條總線(xiàn)會(huì )自動(dòng)解碼，所有分組內容都在顯示屏上用直觀(guān)的總線(xiàn)波形表示。第三，可以使用Wave Inspector的搜索功能，搜索很長(cháng)的串行總線(xiàn)采集數據，立即找到確定的感興趣的事件。

5.在事件表中查看解碼數據

每次在儀器上顯示總線(xiàn)時(shí)，用戶(hù)都可以啟動(dòng)一個(gè)事件表來(lái)查看總線(xiàn)活動(dòng)。事件表令用戶(hù)能夠以列表格式查看解碼的并行或串行總線(xiàn)數據。這些表格為查看波形中的重要事件提供了快速的表格方法。圖4是CAN總線(xiàn)采集實(shí)例，其中包括解碼的標識符、數據長(cháng)度代碼(DLC)、數據、CRC和未確認信息。此外，每個(gè)分組帶有時(shí)戳，可以簡(jiǎn)便地進(jìn)行時(shí)序測量。

6.顯示由最多四條串行總線(xiàn)或并行總線(xiàn)構成的任意組合

嵌入式系統通常同時(shí)包括串行總線(xiàn)和并行總線(xiàn)。在發(fā)生系統級問(wèn)題時(shí)，工程師必需追蹤代碼在硬件中的執行情況。軟件工程師或硬件工程師可以使用MSO4000簡(jiǎn)便地監測最多四條I2C、SPI、RS-232、CAN和并行總線(xiàn)，確定問(wèn)題原因。例如，在觸發(fā)FPGA的數據輸出的同時(shí)，可以監測多條I2C總線(xiàn)。由于能夠建立串行總線(xiàn)和并行總線(xiàn)的任意組合，工程師獲得了巨大的靈活性和查看能力，可以洞察被測設備的運行情況。

7.MagniVu提供了60.6 ps超高時(shí)間分辨率

由于下一代微控制器實(shí)現了100 MHz以上的時(shí)鐘速率，采用擁有足夠分辨率的儀器對于解決具有高時(shí)間密度問(wèn)題至關(guān)重要。MSO4000是唯一提供 MagniVu?超高分辨率信號采集技術(shù)的混合信號示波器。MagniVu以最高60.6 ps的分辨率對所有數字通道提供10,000個(gè)樣點(diǎn)采樣。由于這種超高時(shí)間分辨率，設計人員可以從簡(jiǎn)單地調試表面問(wèn)題轉向實(shí)際檢驗極為緊湊時(shí)間余量。圖6是MagniVu時(shí)間分辨率的實(shí)例，它以非常精細的時(shí)間分辨率檢驗建立時(shí)間和保持時(shí)間違規。

8.多通道建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)

測量建立時(shí)間和保持時(shí)間是現代數字系統中的一個(gè)常見(jiàn)任務(wù)。建立時(shí)間是在時(shí)鐘活動(dòng)邊沿之前同步輸入必須保持穩定的時(shí)間量，保持時(shí)間是時(shí)鐘活動(dòng)邊沿之后同步輸入必須穩定的時(shí)間量。

測試建立時(shí)間和保持時(shí)間違規是一個(gè)挑戰，通常要耗費大量的時(shí)間，因為大多數示波器一次只允許工程師檢查一條數據線(xiàn)。這對簡(jiǎn)單的JK觸發(fā)可能已經(jīng)足夠了，但如果要測試8位或16位總線(xiàn)，那么工程師需要重復進(jìn)行相同的任務(wù)，檢驗總線(xiàn)上的每個(gè)位，而且一次只能檢查一位。MSO4000是第一個(gè)提供多通道建立時(shí)間和保持時(shí)間觸發(fā)的混合信號示波器?，F在，用戶(hù)可以一次監測、調試和測試整個(gè)并行總線(xiàn)，而不是一次一位，如圖7所示。

9.P6516 混合信號示波器探頭

探測是實(shí)現最優(yōu)測量結果必不可少的一個(gè)關(guān)鍵步驟。在某些情況下，電路板設計中包括測試點(diǎn)，但更多情況下工程師需要焊接線(xiàn)路，才能訪(fǎng)問(wèn)關(guān)鍵信號。

P6516 混合信號示波器探頭是為滿(mǎn)足混合信號環(huán)境需求而設計的。第一，P6516探頭由兩段長(cháng)達3英尺的部分組成，可以簡(jiǎn)便地訪(fǎng)問(wèn)電路板或系統不同區域中的信號。第二，探頭由同軸電纜制成，這條電纜從示波器輸入延伸到探頭端部，提供了最高的信號完整性和最小的探頭負荷(~3 pf)。第三，到8通道組的每個(gè)輸入末尾都有一個(gè)“槍套式”端部。這種圓滑的新型探頭簡(jiǎn)化了連接被測設備的過(guò)程。公共接地采用自動(dòng)推進(jìn)式連接器，可以簡(jiǎn)便地建立自定義接地。在連接到方形針腳上時(shí)，P6516有一個(gè)適配器，連接探頭頭部，與探頭端部齊平延長(cháng)探頭接地，從而可以連接到頭部針腳。如果被測電路板有一個(gè)AMP Mictor連接器，那么可以選配N(xiāo)EX-HD2HEADER，簡(jiǎn)便地訪(fǎng)問(wèn)34條通道中的任何通道。

10.每條通道單獨設置門(mén)限，實(shí)現真正的混合信號設計

普通混合信號示波器每8條數字通道只能設置一個(gè)邏輯門(mén)限。也就是說(shuō)，盡管普通MSO有16條數字通道，但其探測的感興趣區域不能超過(guò)兩個(gè)，除非所有區域使用相同的一個(gè)或兩個(gè)邏輯系列。例如，設計中可能使用3.3V和5V CMOS及TTL。為找到問(wèn)題需要探測所有信號，但由于具有兩個(gè)門(mén)限的限制，使用傳統MSO是不可能查看所有這些信號的。

而在MSO4000中，用戶(hù)可以每條通道設置單獨門(mén)限，更有效地找到和解決問(wèn)題。每條通道設置單獨門(mén)限使得MSO4000混合信號示波器的靈活性和效率遠遠超過(guò)了市場(chǎng)上的任何其它產(chǎn)品。

11.業(yè)內最優(yōu)秀的外觀(guān)

所有MSO4000型號都提供了10.4英寸XGA彩色顯示屏，這是同類(lèi)產(chǎn)品中最大、分辨率最高的顯示屏。MSO4000不僅是MSO市場(chǎng)上功能最強大的示波器，而且MSO4000的厚度只有5.4英寸，是市場(chǎng)上最薄的MSO，所以對工作臺空間要求小于同類(lèi)競爭產(chǎn)品，重僅11磅，攜帶簡(jiǎn)便。

12.領(lǐng)先的性能

MSO4000示波器系列由四種型號組成，帶寬范圍350 MHz - 1 GHz，帶有兩條或四條模擬通道及16條數字通道，提供了最多20條時(shí)間相關(guān)通道。MSO4032和MSO4034分別在兩條和四條模擬通道上提供了350 MHz的帶寬。MSO4054在四條模擬通道上提供了500 MHz的帶寬，MSO4104在四條模擬通道上提供了1 GHz的帶寬。MSO4104在所有通道上提供了5 GS/s的采樣率，其它型號則在所有通道上提供了2.5 GS/s的采樣率。所有型號都在所有模擬通道和數字通道上標配10M的記錄長(cháng)度。

總結

泰克MSO4000 混合信號示波器確立了全新的易用性和性能基準。它們?yōu)榍度胧皆O計人員提供了一個(gè)首先全能混合信號設計和調試工具?；诮?jīng)過(guò)驗證的緊湊型示波器平臺，MSO4000提供了熟悉易用的操作能力，同時(shí)增加了16條數字通道和總線(xiàn)解碼功能，簡(jiǎn)化了混合信號設計的調試工作，避免了與邏輯分析儀高級功能相關(guān)的復雜性。

MSO4000同時(shí)融合了領(lǐng)先的技術(shù)指標、所有通道上深度記錄長(cháng)度、用戶(hù)熟悉的操作、新型調試功能、業(yè)內最優(yōu)秀的性能價(jià)格比及全方位支持，可以監測、觸發(fā)和解碼并行總線(xiàn)及嵌入式設計中最常用的串行總線(xiàn)，如I2C、SPI、CAN和RS-232等等。由于提供了超越當前市場(chǎng)上任何MSO的許多業(yè)內第一和業(yè)內最優(yōu)秀的功能，MSO4000系列簡(jiǎn)化了操作，保證了測量信心，為需要更有效地設計、調試和測試嵌入式設計的工程師提供了理想的解決方案。它確立了全新的性能和易用性基準，提供了完善的調試功能，把混合信號示波器提升到迄今為止的最高境界。