广告

多通道、高带宽嵌入式系统测试需要怎样的示波器?

2020-06-05 赵明灿 阅读:
目前在嵌入式领域,电路设计变得越来越复杂,对电路调试的要求也变得越来越高。这就对多通道示波器提出了新要求:既能支持八个通道,带宽又要超过2GHz,甚至达到6GHz。

目前在嵌入式领域,电路设计变得越来越复杂,对电路调试的要求也变得越来越高。比如,在DDR内存测试方面,除了高速数字信号以外,还包括各种DC-DC电源轨,它们的上、掉电顺序都有严格要求,因此在使用示波器时就需要提供多通道,才能够同时验证多路电源轨。Vheednc

又比如,在电源完整性验证方面,现在的电路板里通常都会有USB/Type C、MIPI等各种高速信号,同时还包含一些无线信号,比如WiFi、Bluetooth,它们之间相互干扰,因此不仅需要示波器提供多个通道,还需要它的带宽能够覆盖到无线信号和高速数字信号。然而,原有的8通道示波器,带宽只达到2GHz或者以下,而像Sub-6G的5G、WiFi等,其频段范围都已超过2GHz,而像USB、MIPI等的新接口,其速度对示波器带宽的要求也都超过了2GHz。Vheednc

另外,在物联网方面,最新的WiFi6频段也超过了2GHz。这就对多通道示波器提出了新要求:既能支持八个通道,带宽又要超过2GHz,甚至达到6GHz。Vheednc

Vheednc

为了填补这个空白,是德科技推出了新的MXR系列示波器。同时,它还有一大亮点,那就是8合1功能。日前,在该公司举办的新产品发布会上,该公司大中华区汽车与新能源测试方案市场经理杜吉伟向我们进行了详细解读。Vheednc

MXR系列示波器概览

据介绍,MXR系列示波器里面集成了8个模拟通道,每个通道都可以做到同时使用,并且都是6GHz的带宽,都可以达到16GSa/s的采样率。并且,它首次引入了故障猎人的概念和性能。“是德科技在转型过程当中已经不再是一个传统的硬件公司,我们在硬件的基础上提供更多的软件方案以及服务。”杜吉伟解释说,“因为好多客户不是示波器方面的专家,他的目的就是调整电路,就是要发现信号里边的异常。只要按两个按钮,它就会自动对你的信号进行深度学习,然后告诉你正常信号大概是什么样子,大概率的80%信号参数都是怎样。然后小概率的事件或个别情况,出现毛刺了,出现矮脉冲了,边沿速度太慢了,它也都会告诉你。这就是我们第一次在示波器里面引入的故障猎人。”Vheednc

Vheednc

同时,在电源完整性方面,也把它做成一个软件包。里边除了传统的电源纹波分析以外,还加入了所谓的串扰分析,即告诉用户,周围的高速信号对它有没有干扰,如果有的话,干扰是多大。而且会告诉用户,如果解决了这个干扰,信号是否会变得更干净一些,然后测量参数会发生哪些变化,他补充说。Vheednc

然后还有一个创新,就是第一次在示波器里引入了实时频谱分析仪的功能。“以前的示波器一般来讲有普通的FFT或者是加入了一个扫频仪,没有实时频谱仪的概念,我们第一次引入实时频谱仪。”他指出。Vheednc

另外,它可以完全保护客户的投资,架构是可升级的。比如一开始是买了四个通道,如果以后需要八个通道了,就可以升级成八个通道;需要实时频谱仪也可以加实时频谱仪,等等。Vheednc

同时,对于某家公司有多个分公司,需要共享研发数据的场景,它提供的Infiniium离线分析软件包,可以装到任何一台PC上,可以让用户分享里面的数据,共同协作,提高整个团队的研发效率。“整个MXR系列一共是12个型号,主要型号定义的方法是用带宽和通道数来定义。”他补充说。Vheednc

高端示波器和低中端示波器功能相结合

然后,它结合了高端示波器和低中端示波器的特点。比如,其内部的ASIC是来自110GHz带宽UXR系列示波器。“UXR系列示波器是一个封顶之作,它在硬件加速(功能全开)的情况下,波形捕获率可以达到20万次/秒。”杜吉伟说。然后,借鉴于此的还有2GHz带宽的数字下变频;带宽可用软件实现升级;以及出色的信号完整性。Vheednc

Vheednc

另外,它借鉴InfiniiVision X系列示波器的方面包括:8合1功能;硬件加速的画图触发功能;功能全开的高速波形捕获率(小示波器可以做到一秒钟100万次的波形捕获率)。Vheednc

因此,总结来说,这台示波器是致力于让用户/工程师能看得更多、做得更多、节省的更多。Vheednc

看更多、做更多、节省更多

看更多是指在不牺牲测量精度的情况下,它的响应速度更快。“比如测眼图,它一秒钟能够画75万个UI(单位时间间隔);如果是做实时频谱的话,一秒钟能够做40万个FFT;如果做测量的话,一秒钟能做的测量数超过30万个,速度非常快。”ADC有效位精度上可以到达9比特,如果是用高分辨率可以达到16比特,本底噪声也改进到43µV,时间基准目前是业内最高的,是8ppb(即0.008ppm)。Vheednc

Vheednc

另外,它在八个通道全开的情况下,性能是不妥协的。“就是全打开带宽是满带宽,采样率是满采样率,存储深度标配都是200Mpts,显示分辨率也采用了目前的高清显示,屏幕大小也是目前示波器里最大的15.6英寸大屏幕显示。”Vheednc

另外,它引入了内置的实时频谱仪。“从频域角度来分析信号,对那些稍纵即逝的信号就能够捕获到,对I/Q信号进行解调和分析,而且它是八个通道全开,每个通道都同时支持实时频谱仪。”他补充说,“你可以设置,比如有蓝牙信号,有WiFi信号,有Sub-6G的5G信号,它们的中心频率都是不一样的。一个电路板里假如有各种信号,八路同时看,一路看蓝牙,一路看WiFi,一路看Sub-6G…”Vheednc

Vheednc

另外,实时频谱仪和扫频仪不一样,扫频仪在扫频的时候可能会漏信号,实时频谱仪可以做到漏的信号很少或者不漏信号。“实时频谱仪在频域看信号尽量做到不漏信号,有一个说法叫100%的POI,就是100%的概率截获频域的信号。”他补充说,这也是首次在实时示波器里内置了实时频谱仪的功能,从频域和时域都做到实时性。Vheednc

做更多也就是8合1功能,即传统的示波器再加上逻辑分析仪通道、协议分析仪、数字电压表、频率计(3个10位),任意波形发生器、频响分析仪、实时频谱分析仪(不是扫频仪)。“频率响应又叫波特图分析仪,比如在测电源的时候,就是做开关电源的波特图分析,这一般是用专用仪器做的,我们把它做进了示波器里面。”他解释说。其中,数字电压表和频率计是标配的,示波器本身也是标配,其他的都是选配,也就是有三个是标配,五个是选配。(另外,在答记者问时,他指出,8合1并不是替代八台独立的仪器,而在大部分常用的、以示波器为中心的场合,为它配合另外七种仪器功能出来。)Vheednc

Vheednc

节约更多,一个是节约时间,一个是节约经费。节约时间,也就是将故障猎人概念首次引入示波器。“摁两个按钮Autoscale和Auto Setup之后,背色信号就会自动进行并标设置。然后Auto Setup就会自动进行深度学习。先学习信号脉宽,根据大数据测量,分析里面正常信号大概80%的概率按照高斯分布,或者高斯分布的边缘概率出现比较少的情况。然后就告诉你,可能里边有毛刺,有矮脉冲,有边沿速度很慢的信号。如果你想仔细研究,只要按Copy to Trigger按钮,把这个故障信号自动变成触发条件,自动触发、实时调试,就可以实时看矮脉冲或者慢信号的样子,出现的时候周边信号又是什么样子,有没有时序关系。因为8个通道是时间相关、相位相关的,所以能看出这个相关性。”Vheednc

Vheednc

“这个狩猎过程是自动化的,是深度学习的,就能够大大节约你的时间。如果没有这个功能的话,你又不是示波器专家,那么通过故障猎人用几秒钟或者一分钟能够做完的事情,你可能需要几小时甚至几天才能够完成。”杜吉伟说,“示波器中,带宽和通道数这两个指标一般是最重要的。拿带宽乘以通道数会得到一个值,如果用价格除以这个值,去和同类的产品对比的话,会发现MXR系列示波器的性价比是非常高的,个别情况下甚至超过同类产品两倍以上。”Vheednc

Vheednc

“再者,对于全球不同研发部门协同作业的情况,客户只要装一个Infiniium离线分析软件,那么就不需要每个人都用示波器,有一个人用示波器实际采集数据,其他人只要拿到这个原始数据以及分析工具,就可以做不同的分析。而且,如果客户愿意把他的数据跟我们分享,我们也可以帮着他做一些分析和判断。”Vheednc

Vheednc

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
赵明灿
赵明灿是EDN China的产业分析师/技术编辑。他在电子行业拥有10多年的从业经验。在加入ASPENCORE之前,他曾在电源和智能电表等领域担任过4年的工程师。
  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了