泰克技術專欄
９７今日電子 2023年6月
混合訊號測試解決方案
泰克科技（中國）****
簡介當前電子產品的複雜性正隨著數位電路和序列匯流排越來越多而提高，確定最優測試裝置的邊界正變得模糊。工程師正在處理「混合訊號」設計，其中包含模擬技術和數字技術的重要組合。
設計人員日益希望可以在一台儀器中實現模擬域和數字域時間相關的裝置。傳統上，混合訊號分析使用獨立式示波器和邏輯分析儀完成，這種解決方案需要兩台裝置，因此並不實用，很難獲得最佳效果。模擬波形和數字波形相關的需求導致了混合訊號示波器的研製。
示波器、混合訊號示波器和邏輯分析儀之間有許多類似之處和差別。為了更好地了解這些儀器怎樣滿足各自的應用需求，我們有必要更詳細地考察一下其各自的功能。
數字示波器
數字示波器是世界各地電子工程師使用的首選工具。設計人員對其操作方式滿懷信心，並信任其測量結果。示波器的高取樣速率和頻寬使其能夠捕獲感興趣訊號的高解析度視
圖。示波器為顯示和測量各類電訊號的模擬特點提供了理想的解決方案。示波器一般有兩條或四條輸入通道，可以對少量的模擬訊號、數碼訊號和序列訊號實現時間相關。
數字示波器應用
數字示波器應用廣泛，包括：測量訊號幅度和時序引數；測量訊號邊沿和電壓，評估時序餘量；測量電流；檢測瞬態問題，如毛刺、欠幅脈衝、亞穩定跳變訊號；檢定訊號完整性。
邏輯分析儀
邏輯分析儀為檢驗和除錯複雜的數位電路提供了理想的工具。邏輯分析儀和示波器之間最明顯的差異是通道數量。邏輯分析儀的通道數量在３４條到幾百條、甚至幾千條之間，而典型示波器只有２～４條通道。
乙個更本質的差別是邏輯分析儀採集訊號的方式不同於
圖１ 使用泰克ｔｄｓ３０００ｂ系列示波器除錯模擬訊號
圖２ 泰克ｄｐｏ４０００系列示波器除錯序列訊號
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今日電子 2023年6月
９８帶有示波器模組的邏輯分析儀
為提供真正的混合訊號解決方案，業內率先進行的嘗試
是為邏輯分析儀建立數字示波器模組。這些模組直接插入邏
輯分析儀中，提供示波器功能。示波器的採集與邏輯分析儀
顯示屏上的數字通道實現時間相關。
但是，這些示波器模組有自己的侷限性。由於它們是邏
輯分析儀的一部分，因此其主要是單次採集裝置，而不同於
實時操作的獨立式示波器。它們的成本很高，缺少獨立式示
波器的效能，沒有提供熟悉的示波器使用者介面。最後，由於
它們整合到邏輯分析儀中，因此不適合示波器完成日常除錯
任務的一般用途。
帶有示波器模組的邏輯分析儀應用
應用領域包括：模擬和數字混合設計；模數轉換器、數
模轉換器；測量數碼訊號質量；模擬事件和數字事件時間相
關；系統開機特點。
邏輯分析儀與台式示波器一起使用
幾乎在每個工程設計實驗室中都能找到示波器，它們特
別適合要求以高解析度檢視訊號模擬特點的應用。在要求廣
泛觀測系統匯流排活動的應用中，示波器通常未能提供足夠的
通道數量，在這種情況下通常會使用邏輯分析儀。
在需要同時採集多條數字通道、獲得高解析度模擬訊號示波器。示波器一般使用８位模數轉換器（ａｄｃ）對訊號取樣，
在示波器顯示屏上真實地復現訊號及其所有細微的模擬特
點。邏輯分析儀則只是把輸入訊號與使用者自定義門限進行比
較。如果訊號大於門限，那麼把它視為邏輯１；如果訊號低
於門限，那麼把它視為邏輯０。由於採集方法具有本質差別，
因此同乙個脈衝會以不同的方式顯示，如圖３所示。
示波器和邏輯分析儀之間的另乙個差別是觸發。示波器
提供了以分離異常模擬特點（毛刺、欠幅脈衝、轉換速率等）
為重點的基本觸發模式以及基本數字條件，如建立時間／保
持時間違規或在兩條或四條輸入通道上定義的乙個邏輯碼
型。邏輯分析儀則提供了廣泛的邏輯資源，如各種字比較器、
計數器和定時器，使用者可以定義複雜的多狀態ｉｆ－ｔｈｅｎ－
ｅｌｓｅ型觸發，在複雜的系統環境中分離問題。邏輯分析儀
還擁有全面的一系列微處理器支援套件。這些套件一般會提
供硬體單元和軟體單元。硬體與前端的微處理器匯流排建立物
理連線，軟體則把採集反彙編成可讀的軟體執行。
邏輯分析儀的另乙個優勢是它能夠在一台儀器上監測與
時間相關多條系統匯流排。例如，設計人員可能想追蹤前端總
線的軟體執**況，同時讀寫儲存器。邏輯分析儀的擴充套件能
力使其成為要求廣泛的檢視能力、高階觸發和軟體分析的復
雜應用的理想選擇。
邏輯分析儀應用
邏輯分析儀應用的應用包括：廣泛的多通道檢驗數字系
統操作；需要高階多狀態觸發，分離問題；追蹤軟體執行；
系統時序驗證；系統餘量測試；高速儲存器應用。
圖３ 邏輯分析儀和示波器上的波形顯示畫面
圖４ 泰克ｔｌａ 邏輯分析儀上連線的源**
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時，工程師該怎麼做呢？當前複雜問題的混合訊號特點通常要求設計人員同時檢視模擬訊號和數碼訊號，這要求同時使用示波器和邏輯分析儀。
使用兩台儀器的這種解決方案的優勢之一是效能。隨著設計餘量下降，訊號的模擬特點正日益影響著設計的完整性。設計人員必需同時測量設計中高速數碼訊號和模擬訊號的特點和ｄｄｒ等技術都帶來了測量挑戰。
匯流排速度對整合示波器模組的邏輯分析儀來說太快了。
但是，高效能台式示波器為這些應用提供了理想選擇。在認識到設計人員需要把台式示波器上採集的資料與邏輯分析儀上捕獲的資料關聯起來後，泰克研製出ｉｖｉｅｗ （整合式檢視）。
ｉｖｉｅｗ整合、並對台式泰克示波器和邏輯分析儀的資料自動實現時間相關。示波器上採集的資料傳送到邏輯分析儀上，提供了時間相關顯示畫面。與前面討論的整合示波器的解決方案不同，ｉｖｉｅｗ可以結合使用任何泰克示波器與邏輯分析儀。
這種兩台儀器整合在一起的解決方案提供了邏輯分析儀和示波器的全部處理能力，其工作方式就像一台儀器一樣。ｉｖｉｅｗ的優勢在於把儀器的效能和**與相應的應用對應起來。
邏輯分析儀與台式示波器一起使用的應用
應用包括：數字和高速訊號；低速序列訊號；儲存器設
計和驗證；系統設計驗證；伺服器設計；高速互連驗證；微處理器前端匯流排分析；影象電路。
混合訊號示波器
示波器是絕大部分混合訊號設計人員的首選工具。但是，傳統２通道和４通道數字示波器通常不足以解決當前的混合訊號問題。看一下模數轉換器或數模轉換器。
這些裝置廣泛用於各種嵌入式裝置中，從ｍｐ３**器直到汽車。如果設計人員想分析模數轉換器輸入，同時監測８位輸出，那麼示波器的通道數量就會不足。我們經常發現自己會想「如果示波器有更多的通道多好」。
混合訊號示波器（也稱為ｍｓｏ）採用與傳統示波器相同的
外型和使用者介面。通過整合基本邏輯分析儀功能，示波器針對混合訊號分析進行了增強。ｍｓｏ的工作方式類似於示波器，但增加了１６條數字通道。
混合訊號示波器提供了您已經知道怎樣使用的工具
您是否經常聽見有人說：「我已經煩透了，我每次使用這台裝置時都要翻使用手冊」。混合訊號示波器的工作方式更類似於示波器。
但是，與示波器不同，ｍｓｏ提供了１６條數字通道。混合訊號示波器的簡單性和效用使其成為實驗室的理想儀器。它們使用簡單，設定簡便。
這並不是說ｍｓｏ不能提供全面的一系列強大的功能，它們的工作方式與當前示波器類似。ａｕｔｏｓｅｔ等功能可以自動定位模擬波形和數字波圖５ 使用一台儀器——ｍｓｏ４０００系列採集的模擬波形和數字波形
圖６ ｍｓｏ４０００系列上同時解碼的並行和ｓｐｉ序列匯流排顯示畫面
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１００形，並為其設定適當的標度係數。所有選單保持相同，但現在通道選項中增加了１６條數字通道。示波器和１６條數字通道的緊密整合，為嵌入式設計提供了優秀的全內建工具。
混合訊號示波器讓使用者更安心
對許多設計人員來說，混合訊號示波器提供了一種數字保險。您大可以安心，因為在您的應用需要時，您可以提供四條以上的通道。
混合訊號示波器：理想的混合訊號測試工具
混合訊號示波器是一種不同於任何其他儀器的工具。您可以在一台可攜式儀器中，同時獲得一台高效能可攜式示波器和一台基本邏輯分析儀。模擬和數字的緊密整合，使其可以在同一臺儀器中同時顯示、觸發和分析這兩類訊號。
與邏輯分析儀混合訊號解決方案不同，混合訊號示波器實時執行，可以連續更新模擬波形和數字波形。您是否經常看到使用邏輯分析儀看不到的訊號？您馬上會想到要使用示波器檢驗這些訊號。
有了ｍｓｏ，如果事件與預期不符，您可以隨時使用模擬通道檢視這些事件。
使混合訊號示波器成為混合訊號設計理想工具的另乙個特點是它們能夠觸發序列匯流排。與主要重點是並行匯流排的邏輯分析儀不同，ｍｓｏ可以觸發和解碼和ｃａｎ之類的匯流排。這與ｍｓｏ的並行匯流排觸發相結合，將使
設計中的漏洞無處可逃。
混合訊號示波器應用
混合訊號示波器應用非常廣泛，包括：嵌入式設計和檢
驗；系統工程設計；序列除錯；模數轉換器、數模轉換器除錯；ｆｐｇａ設計和檢驗；汽車。
為混合訊號應用選擇適當的工具
選擇適當的測試裝置在很大程度上取決於應用。表１根
據常見的使用者需求，列出了每種產品解決方案的主要特點，幫助您確定適合自己的儀器型別。
如果需要幫助確定哪種混合訊號測試解決方案最適合您的特定需求，請諮詢混合訊號產品顧問
小結混合訊號應用的解決方案因特定應用而變化。非常重要的一點是分析自己的測量需求，確保選擇的解決方案足以解決問題。每個混合訊號解決方案都有類似之處和差別及各自的優缺點。
在某些情況下，您可能會發現需要一種以上的混合訊號解決方案來滿足需求。很好地平衡當前測量需求與測量解決方案的各種功能，將保證產品設計的成功。
表１ 幾種解決方案比較圖ｅｐｃ
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