用混合信號示波器探測模擬和數字信號

　　許多基于微控制器的系統都有模擬和數字信號。即使看起來(lái)是完全數字的系統也不完全是數字的，因為存在振鈴和串擾等模擬效應。因此，對系統中的信號通常需要同時(shí)持有模擬和數字的視角。這正是混合信號示波器(MSO)可以幫助到你的地方。

　　混合信號示波器同時(shí)具有示波器的功能和邏輯分析儀的部分功能。最常見(jiàn)的混合信號示波器配置有4個(gè)模擬通道和16個(gè)數字通道，它們最適合用于嵌入式微處理器板的查錯。

　　圖1所示的處理器板框圖包含諸如電源、時(shí)鐘、模數轉換器(ADC)輸入和數模轉換器(DAC)輸出等模擬信號，也有并行和串行的數字信號。并行數字信號包括CPU和GPIO接口的數字和地址線(xiàn)。以太網(wǎng)、SATA、PCIe、SPI、I2C和UART等接口則是高速和低速串行數據信號?；旌闲盘柺静ㄆ骺梢宰屇阍谀M或數字域中同時(shí)觀(guān)察這些信號。兩個(gè)域中的顯示都是時(shí)間上同步的，有助于發(fā)現問(wèn)題。通過(guò)從模擬、數字或兩者結合的觸發(fā)還有助于診斷。這些采集資源還有一整套測量與分析工具進(jìn)行補充。不管是哪個(gè)域中的數據，這些工具都可以處理。另外，可以方便地使用搜索功能定位串行或并行數字化數據圖案。

　　圖1：包含模擬(綠色)、數字(紅色)和串行數據(藍色)信號的嵌入式微處理器板例子?；旌闲盘柺静ㄆ魈峁┝藛闻_儀器就能測量和查錯所有這些類(lèi)型信號的方案。

　　比較模擬和數字

　　數字示波器中的模擬波形是將采集到的信號表示為一系列采樣點(diǎn)。這些采樣點(diǎn)是以示波器的采樣速率獲取的，并用示波器中的模數轉換器(ADC)位數設定的幅度分辨率進(jìn)行了數字化?，F代高頻示波器具有8位(256個(gè)等級)到12位(4096個(gè)等級)的ADC分辨率。

　　混合信號示波器中的數字軌跡代表一個(gè)比特，是以數字采樣率采樣的。幅度基本上從0到1變化，依據的是比預設的邏輯閾值(許多混合信號示波器為多種系列邏輯器件提供預設的邏輯電平)高還是低，它們代表了數字輸入的狀態(tài)。圖2顯示了模擬軌跡(底部)和數字軌跡(頂部)的比較。

　　圖2：數字軌跡(頂部)和模擬波形的比較。數字軌跡幅度用1或0表示，判斷依據是數字輸入端的電壓是高于還是低于用戶(hù)設定的邏輯閾值。模擬軌跡被分解為4096個(gè)(12位)幅度等級中的任意一個(gè)。

　　模擬軌跡可以顯示隨時(shí)間發(fā)生的電壓微小變化。你可以看到諸如脈沖上沖和振鈴等現象。在C1描述塊中可見(jiàn)的光標幅度讀取功能可以讀到低至mV的幅度。(在數字1描述塊中的)數字軌跡光標讀取功能則報告0和1的幅度。記住，數字軌跡只顯示數字線(xiàn)的狀態(tài)，只有0和1兩個(gè)值。

　　當顯示多根數字線(xiàn)時(shí)，你通?？梢赃x擇用一根線(xiàn)單獨觀(guān)察、捆綁成總線(xiàn)觀(guān)察或兩種觀(guān)察同時(shí)進(jìn)行，如圖3所示。在圖3中，8根數字線(xiàn)(D0到D7)以總線(xiàn)形式被同時(shí)顯示在畫(huà)面上(底部軌跡)，它用十六進(jìn)制計數方式顯示了所有數字線(xiàn)的總值。注意，D7是最高位(MSB)，D0是最低位(LSB)。

　　圖3：以單線(xiàn)和總線(xiàn)形式顯示的D0至D7多根數字線(xiàn)?？偩€(xiàn)形式顯示了十六進(jìn)制計數的所有8根線(xiàn)總數。D0是最低位，D7是最高位。典型的測量工具包括將數字線(xiàn)作為源的光標和定時(shí)參數，如圖中所示。