混合信号测试解决方案介绍

介绍
混合信号测试解决方案介绍混合信号测试解决方案 介绍混合信号测试解决方案
目录
数字示波器 3
逻辑分析仪 4 - 5
带有示波器模块的逻辑分析仪 6 - 7
逻辑分析仪与台式示波器一起使用 8 - 9
混合信号示波器 10 - 11
数字示波器
数字示波器是世界各地电子工程师使用的首选工具。设计人员对其操作方式满怀信心，并信任其测量结果。示波
简介
器的高采样速率和带宽使其能够捕获感兴趣信号的高分辨率视图。示波器为显示和测量各类电信号的模拟特点提
当前电子产品的复杂性正随着数字电路和串行总线越来越多而提高，确定最优测试设备的边界正变得模糊。工程
供了理想的解决方案。示波器一般有两条或四条输入通道，可以对少量的模拟信号、数字信号和串行信号实现时
师正在处理“混合信号”设计，其中包含模拟技术和数字技术的重要组合。
间相关。
设计人员日益希望可以在一台仪器中实现模拟域和数字域时间相关的设备。传统上，混合信号分析使用独立式示
波器和逻辑分析仪完成，这种解决方案需要两台设备，因此并不实用，很难获得最佳效果。模拟波形和数字波形
相关的需求导致了混合信号示波器的研制。
示波器、混合信号示波器和逻辑分析仪之间有许多类似之处和差别。为了更好地了解这些仪器怎样满足各自的应
用需求，我们有必要更详细地考察一下其各自的功能。
数字示波器应用
图1.使用泰克TDS3000B系列示波器调试模拟信号。
测量信号幅度和时序参数
测量信号边沿和电压，评估时序余量
测量电流
检测瞬态问题，如毛刺、欠幅脉冲、亚稳定跳
变信号
检定信号完整性
图2.泰克DPO4000系列示波器调试串行信号。
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图4. 泰克TLA逻辑分析仪上连接的源代码。 图5. 使用泰克TLA逻辑分析仪进行时序分析。
复杂的多状态IF-THEN-ELSE型触发，在复杂的系统
逻辑分析仪
环境中分离问题。
逻辑分析仪为检验和调试复杂的数字电路提供了理想的工具。逻辑分析仪和示波器之间最明显的差异是通道数量。
逻辑分析仪还拥有全面的一系列微处理器支持套件。这
逻辑分析仪的通道数量在34条到几百条、甚至几千条之间，而典型示波器只有2-4条通道。
些套件一般会提供硬件单元和软件单元。硬件与前端的
微处理器总线建立物理连接，软件则把采集反汇编成可
一个更本质的差别是逻辑分析仪采集信号的方式不同于
读的软件执行。
示波器。示波器一般使用8位模数转换器(ADC)对信号
逻辑1 门限值Vth
逻辑分析仪 逻辑分析仪的另一个优势是它能够在一台仪器上监测及 逻辑分析仪应用
采样，在示波器显示屏上真实地复现信号及其所有细微 逻辑0
时间相关多条系统总线。例如，设计人员可能想追踪前 广泛的多通道检验数字系统操作
的模拟特点。逻辑分析仪则只是把输入信号与用户自定
端总线的软件执行情况，同时读写存储器。逻辑分析仪 需要高级多状态触发，分离问题
义门限进行比较。如果信号大于门限，那么把它视为逻
的扩展能力使其成为要求广泛的查看能力、高级触发和 追踪软件执行
辑1；如果信号低于门限，那么把它视为逻辑0。由于 数字示波器
采集方法具有本质差别，因此同一个脉冲会以不同的方 软件分析的复杂应用的理想选择。 系统时序验证
式显示，如图3所示。 系统余量测试
高速存储器应用
示波器和逻辑分析仪之间的另一个差别是触发。示波器 图3.逻辑分析仪和示波器上的波形显示画面。
提供了以分离异常模拟特点(毛刺、欠幅脉冲、转换速
率等等)为重点的基本触发模式以及基本数字条件，如 义的一个逻辑码型。逻辑分析仪则提供了广泛的逻辑资
建立时间/保持时间违规或在两条或四条输入通道上定 源，如各种字比较器、计数器和定时器，用户可以定义
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带有示波器模块的逻辑分析仪
为提供真正的混合信号解决方案，业内率先进行的尝试是为逻辑分析仪创建数字示波器模块。这些模块直接插入
逻辑分析仪与台式示波器一起使用
逻辑分析仪中，提供示波器功能。示波器的采集与逻辑分析仪显示屏上的数字通道实现时间相关。
几乎在每个工程设计实验室中都能找到示波器，它们特别适合要求以高分辨率查看信号模拟特点的应用。在要求
广泛观测系统总线活动的应用中，示波器通常未能提供足够的通道数量，在这种情况下通常会使用逻辑分析仪。
但是，这些示波器模块有自己的局限性。由于它们是逻
辑分析仪的一部分，因此其主要是单次采集设备，而不 在需要同时采集多条数字通道、获得高分辨率模拟信号
同于实时操作的独立式示波器。它们的成本很高，缺少 时，您会怎么做？当前复杂问题的混合信号特点通常要
独立式示波器的性能，没有提供熟悉的示波器用户界 求设计人员同时查看模拟信号和数字信号，这要求同时
面。最后，由于它们集成到逻辑分析仪中，因此不适合 使用示波器和逻辑分析仪。
示波器完成日常调试任务的一般用途。
使用两台仪器的这种解决方案的优势之一是性能。随着
设计余量下降，信号的模拟特点正日益影响着设计的完
整性。设计人员必需同时测量设计中高速数字信号和模
带有示波器模块的逻辑分析仪
拟信号的特点。PCI Express、HyperTransportTM和
模拟和数字混合设计
逻辑分析仪与台式示波器一起使用
DDR等技术都带来了测量挑战。总线速度对集成示波
模数转换器、数模转换器 的应用
器模块的逻辑分析仪来说太快了。
测量数字信号质量
但是，高性能台式示波器为这些应用提供了理想选择。 数字和高速信号 服务器设计
模拟事件和数字事件时间相关
在认识到设计人员需要把台式示波器上采集的数据与逻 低速串行信号 高速互连验证
系统开机特点
辑分析仪上捕获的数据关联起来后，泰克研制出iViewTM 存储器设计和验证 微处理器前端总线分析
(集成式视图)。 系统设计验证 图像电路
iViewTM集成、并对台式泰克示波器和逻辑分析仪的数
据自动实现时间相关。示波器上采集的数据传送到逻辑
分析仪上，提供了时间相关显示画面。与前面讨论的集
成示波器的解决方案不同，iViewTM可以结合使用任何
泰克示波器与逻辑分析仪。这种两台仪器集成在一起的 力，其工作方式就象一台仪器一样。iViewTM的优势在于
解决方案提供了逻辑分析分析仪和示波器的全部处理能 把仪器的性能和价格与相应的应用对应起来。
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图7. 使用一台仪器--MSO4000系列采集的模拟波形和 图8. MSO4000系列上同时解码的并行和SPI串行总线显
数字波形。 示画面。
混合信号示波器 混合信号示波器让您安心 的逻辑分析仪不同，MSO可以触发和解码I2C、SPI、RS-
对许多设计人员来说，混合信号示波器提供了一种数字 232和CAN之类的总线。这与MSO的并行总线触发相

混合信号测试解决方案是一种针对电子系统中同时包含模拟和数字电路设计的综合性测试方法。它结合了传统的模拟信号测试技术和现代数字信号处理技术，用于验证和调试含有模拟输入/输出（A/D, D/A）、采样保持器、多路转换器、数模/模数转换器（ADCs/DACs）等组件的复杂集成电路或SoC (System on Chip) 设备。 这类解决方案通常包括以下关键组成部分： 1. **硬件设备**：高速示波器、逻辑分析仪、模拟信号源与负载、数字信号发生器和捕获设备，以及高精度电流表、电压表等测量仪器。 2. **软件工具**：先进的测试平台软件，如Signal Analyzers、Waveform Generators、Pattern Generators 等，能进行高级信号仿真、时序分析、触发与同步控制等功能，以精确地捕获和解析模拟和数字信号的行为。 3. **测试方法**：结合传统模拟信号的幅度、频率、相位等参数测试与数字信号的逻辑状态、定时协议、数据一致性检查等数字化测试手段，确保整个系统的性能和功能符合设计要求。 4. **接口兼容性**：支持各种通信协议，如SPI、I2C、UART等，以便于对嵌入式微控制器或其他接口芯片的综合测试。 5. **集成化测试解决方案**：随着测试需求的复杂化，现代混合信号测试方案倾向于采用模块化或一体化的设计思路，提供一站式测试服务，简化测试流程并提升测试效率。 总之，混合信号测试解决方案是针对当今复杂电子系统中广泛存在的模拟与数字信号融合特性的高效、精确测试策略。