使用集成示波器，执行五项常见调试任务

使用集成示波器，让五项常见调试任务更高效

随着复杂性不断上升，实践证明，现代混合信号设计与设计人员可谓棋逢对手。嵌入式设计工程师必须戴几顶帽子，才能高效地诊断和调试最新设计。这意味着他们需要处理下述活动：设计电源，测量功率效率，在设计中采用无线电，或必须追踪可能威胁预计操作的噪声来源。

而且，调试当今设计要求在混合域环境中工作，从DC到RF，包括模拟信号和数字信号、串行总线和并行总线。在不太遥远的过去，这曾要求满满一工作台的仪器，每台仪器都有自己的接口和设置要求。

但是，正如嵌入式测试要求正在变化一样，测试仪器也在变化，最明显的是集成示波器的出现。在示波器用户调查中，我们发现，除他们的示波器外，工程师报告称，他们每个月需要多次使用下面的仪器：

●数字电压表87%

●函数发生器68%

●频谱分析仪45%

●逻辑分析仪33%

●协议分析仪15%

这表明示波器–大多数设计工作台的核心仪器–必需为设计人员提供一套更完善的功能和特性，支持高效检验和调试嵌入式设计。为满足这一需求，测试设备制造商现在开始提供集成示波器，把多台仪器融合到一个小型便携式包装中，并能够同时查看时域信息和频域信息。

市场上最新的集成示波器之一是泰克MDO3000 （图1），它同时融合六台仪器，包括业内唯一内置到示波器中的独立RF采集系统。其他功能包括逻辑分析仪、协议分析仪、任意函数发生器和数字电压表（DVM）。而这样一台仪器在实践中怎样工作呢？它真能替代多台独立仪器吗？为了尝试回答这些问题，我们使用这台全新集成示波器完成下面五项常见任务，包括：

1.查找异常信号

2.检验串行和并行总线设计

3.搜索噪声源

4.使用带噪声的信号进行余量测试

5.验证开关电源设计

一如既往，您获得的好处可能会根据需求和要求变化–一定要仔细查看技术数据表，并与预计应用进行对比。而随着价格下降，达到"标准"数字示波器的水平，同时随着无线技术在嵌入式系统中普及，安全地说，集成示波器在这里可以清楚地代表示波器发展的未来。

图1.泰克MDO3000系列集成示波器在一个便携式包装中提供了六台仪器。

User interface selectable in 11 languages：用户界面有11种语言可供选择

9‘’display： 9‘’显示器

Protocol decode application modules：协议解码和应用模块

Dedicated spectrum analyzer functions true RF N connectors：专用频谱分析仪功能和真正RF N连接器

16 digital channels： 16条数字通道

Arbitrary Function Generator：任意函数发生器

Oscilloscope and DVM inputs：示波器和DVM输入

查找异常信号

发现和捕获异常信号可能是调试过程中最困难的挑战之一。仅一个信号上微弱的或偶尔发生的异常事件，都可能会直接决定设计能否可靠运行。

通常情况下，在探测电路板上的信号时，在波形上偶尔会看到微弱的光迹，表明偶尔出现的、非预计的事件，其看上去和数字信号不同。使用辉度等级显示技术，可以帮助确认信号上存在偶发异常事件，但它们从屏幕上消失得太快，测量不到。尽管无限余辉在查看单个信号时会有一定的帮助，但它不能兼容快速探测电路板。

为在探测设计时发现异常信号，并了解异常事件发生的频次，我们启用了示波器的颜色等级快速采集模式。这种采集模式把波形采集速度提高到每秒超过280，000个波形，这一速度足以捕获任何异常事件。如图2所示，温度显示技术用红色表示发生最频繁的信号，用蓝色表示发生最不频繁的信号。在这个3.3 V数字信号中，可以看到偶尔出现的窄脉冲或毛刺。低幅度欠幅脉冲略高于1 V，也出现在蓝色中。下一步，我们使用欠幅脉冲触发，隔离和捕获每个欠幅脉冲。

图2： FastAcq使用温度显示捕获异常信号。

但欠幅脉冲发生的频次是多少呢？前面板控件可以进入手动和自动波形导航工具，拥有卷动和缩放之类的功能，可以检查长采集数据。但是，手动导航长信号采集可能会非常繁琐，而且容易出错。在手动滚动数百万个数据点时，可能会漏掉关心的事件。在手动导航信号时，用户怎样能确信找到事件发生的所有位置呢？

解决方案是自动搜索信号，查找指定事件的所有时点。指定搜索事件与指定触发事件的方式类似。然后，示波器将自动标记每个事件，用户可以使用前面板箭头键在标记之间移动，找到事件。

在这种情况下，欠幅脉冲触发设置被复制到自动搜索设置中，我们发现采集信号中有三个欠幅脉冲，之间大约相距3.25 ms.有了这些信息以后，用户可以关联以这种速度发生的事件，隔离异常信号的成因。