MSO4000：業(yè)內(nèi)領先的混合信號示波器

引言

世界各地每個電子器件實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。工程師有時需要的通道數(shù)量會超過示波器提供的通道數(shù)量，比如查看模數(shù)轉換器輸入，同時監(jiān)測8位輸出，或希望觀察微處理器的地址線和數(shù)據(jù)線。在上述兩種情況下，示波器都沒有為完成工作提供數(shù)量充足的通道，因此工程師需要在實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，測量復雜性都會明顯提高。這時，工程師自然會有這樣的想法：“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(zhàn)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(shù)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似，同時提供了模擬通道和數(shù)字通道，避免了使用多臺儀器的解決方案所帶來的復雜性。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理由。

1.為簡化工作而設計

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

MSO4000擁有用于檢測多個跳變沿的硬件。在系統(tǒng)檢測到多個跳變沿時，顯示屏上會出現(xiàn)一個白色邊沿。白色邊沿表明通過設備可以放大或以更快的采樣率采集數(shù)據(jù)，獲得更多的信息。如圖1所示，在大多數(shù)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(shù)據(jù)中簡便地找到感興趣的區(qū)域

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

·放大/卷動顯示 –前面板上的專用兩級旋鈕可以直觀地縮放和卷動顯示。內(nèi)圈旋鈕調節(jié)縮放系數(shù)(或縮放標度)，順時針旋轉，可以激活縮放，逐漸提高放大系數(shù)；反時針旋轉，可以降低放大系數(shù)，最終關閉縮放功能。外部旋鈕在波形中卷動縮放框，用戶能迅速轉動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，輔助確定卷動波形的速度。外部旋鈕旋轉得越快，縮放框卷動的速度越快。即使在記錄長度為10M時，工程師仍可以在幾秒鐘內(nèi)從采集的一端移動到另一端！通過反方向旋轉旋鈕，可以改變卷動方向，這樣，您不必再經(jīng)過多個菜單來調節(jié)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，可以通過使用前面板上的專用播放/暫停按鈕控制MSO自動滾動播放波形。播放速度和方向使用直觀的卷動旋鈕進行控制，旋鈕旋轉得越快，波形滾動速度越快。通過反方向旋轉旋鈕，可以改變卷動方向。

·用戶標記 – 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或多個“書簽”。在不同標記之間瀏覽時，只需在前面板上按Previous和Next鈕。

·搜索標記 – 不想花時間考察整個采集的波形、查詢需要的事件？MSO4000具有強大的波形搜索功能，可以根據(jù)用戶定義的標準搜索長時間采集的數(shù)據(jù)，如脈寬、邏輯狀態(tài)、甚至并行和串行總線內(nèi)容。搜索標記會高亮度顯示所有發(fā)生的事件，用戶可以使用前面板Previous和Next按鈕簡便地進行搜索。這可以輕松地比較分布在長記錄采集中多次發(fā)生的搜索事件。

3.并行總線觸發(fā)和分析

許多工程師用了無數(shù)個小時在示波器上解碼系統(tǒng)的總線活動。這一工作中一般需要評估每個時鐘邊沿上的數(shù)據(jù)狀態(tài)和地址線。由于MSO4000能夠建立并行總線，它簡化了這一工作。通過指定特定通道為時鐘線和數(shù)據(jù)線，用戶可以建立并行總線顯示，自動解碼總線內(nèi)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，工程師可以簡便地查看經(jīng)解碼的并行總線數(shù)據(jù)隨時間的變化情況。此外，用戶可以通過總線值觸發(fā)示波器。另外，Wave Inspector的搜索功能可以搜索長數(shù)字采集數(shù)據(jù)，簡化了用戶識別特定數(shù)字事件及模擬事件的工作。

4.串行總線觸發(fā)和分析

串行總線在現(xiàn)代嵌入式系統(tǒng)中幾乎無處不在，如I2C、SPI、RS-232和CAN。這些總線用來在設備間通信，監(jiān)測溫度，控制風扇速度，初始化各種設備的狀態(tài)等各方面。調試涉及一個或多個串行總線的系統(tǒng)級問題一般要花費很長的時間，其原因是由于很難將感興趣的數(shù)據(jù)流從總線當中分離出來，同時一次手動解碼一位消息的過程也非常麻煩。

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

5.在事件表中查看解碼數(shù)據(jù)

每次在儀器上顯示總線時，用戶都可以啟動一個事件表來查看總線活動。事件表令用戶能夠以列表格式查看解碼的并行或串行總線數(shù)據(jù)。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總線采集實例，其中包括解碼的標識符、數(shù)據(jù)長度代碼(DLC)、數(shù)據(jù)、CRC和未確認信息。此外，每個分組帶有時戳，可以簡便地進行時序測量。

6.顯示由最多四條串行總線或并行總線構成的任意組合

嵌入式系統(tǒng)通常同時包括串行總線和并行總線。在發(fā)生系統(tǒng)級問題時，工程師必需追蹤代碼在硬件中的執(zhí)行情況。軟件工程師或硬件工程師可以使用MSO4000簡便地監(jiān)測最多四條I2C、SPI、RS-232、CAN和并行總線，確定問題原因。例如，在觸發(fā)FPGA的數(shù)據(jù)輸出的同時，可以監(jiān)測多條I2C總線。由于能夠建立串行總線和并行總線的任意組合，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超高時間分辨率

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

8.多通道建立時間和保持時間觸發(fā)

測量建立時間和保持時間是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中的一個常見任務。建立時間是在時鐘活動邊沿之前同步輸入必須保持穩(wěn)定的時間量，保持時間是時鐘活動邊沿之后同步輸入必須穩(wěn)定的時間量。

測試建立時間和保持時間違規(guī)是一個挑戰(zhàn)，通常要耗費大量的時間，因為大多數(shù)示波器一次只允許工程師檢查一條數(shù)據(jù)線。這對簡單的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，那么工程師需要重復進行相同的任務，檢驗總線上的每個位，而且一次只能檢查一位。MSO4000是第一個提供多通道建立時間和保持時間觸發(fā)的混合信號示波器?，F(xiàn)在，用戶可以一次監(jiān)測、調試和測試整個并行總線，而不是一次一位，如圖7所示。

9.P6516 混合信號示波器探頭

探測是實現(xiàn)最優(yōu)測量結果必不可少的一個關鍵步驟。在某些情況下，電路板設計中包括測試點，但更多情況下工程師需要焊接線路，才能訪問關鍵信號。

P6516 混合信號示波器探頭是為滿足混合信號環(huán)境需求而設計的。第一，P6516探頭由兩段長達3英尺的部分組成，可以簡便地訪問電路板或系統(tǒng)不同區(qū)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通道組的每個輸入末尾都有一個“槍套式”端部。這種圓滑的新型探頭簡化了連接被測設備的過程。公共接地采用自動推進式連接器，可以簡便地建立自定義接地。在連接到方形針腳上時，P6516有一個適配器，連接探頭頭部，與探頭端部齊平延長探頭接地，從而可以連接到頭部針腳。如果被測電路板有一個AMP Mictor連接器，那么可以選配NEX-HD2HEADER，簡便地訪問34條通道中的任何通道。

10.每條通道單獨設置門限，實現(xiàn)真正的混合信號設計

普通混合信號示波器每8條數(shù)字通道只能設置一個邏輯門限。也就是說，盡管普通MSO有16條數(shù)字通道，但其探測的感興趣區(qū)域不能超過兩個，除非所有區(qū)域使用相同的一個或兩個邏輯系列。例如，設計中可能使用3.3V和5V CMOS及TTL。為找到問題需要探測所有信號，但由于具有兩個門限的限制，使用傳統(tǒng)MSO是不可能查看所有這些信號的。

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

11.業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的外觀

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

12.領先的性能

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(shù)字通道，提供了最多20條時間相關通道。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(shù)字通道上標配10M的記錄長度。

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計人員提供了一個首先全能混合信號設計和調試工具?；诮?jīng)過驗證的緊湊型示波器平臺，MSO4000提供了熟悉易用的操作能力，同時增加了16條數(shù)字通道和總線解碼功能，簡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的復雜性。

MSO4000同時融合了領先的技術指標、所有通道上深度記錄長度、用戶熟悉的操作、新型調試功能、業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的性能價格比及全方位支持，可以監(jiān)測、觸發(fā)和解碼并行總線及嵌入式設計中最常用的串行總線，如I2C、SPI、CAN和RS-232等等。由于提供了超越當前市場上任何MSO的許多業(yè)內(nèi)第一和業(yè)內(nèi)最優(yōu)秀的功能，MSO4000系列簡化了操作，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。