混合信号示波器MSO4000的性能特点及应用解决方案

引言

世界各地每个电子器件实验室中几乎都有示波器。许多人认为，示波器是电子器件设计工程师的首选工具。工程师对示波器的操作方式满怀信心，并信任其测量结果。但是，示波器一般只限于提供两条或四条模拟通道。工程师有时需要的通道数量会超过示波器提供的通道数量，比如查看模数转换器输入，同时监测8位输出，或希望观察微处理器的地址线和数据线。在上述两种情况下，示波器都没有为完成工作提供数量充足的通道，因此工程师需要在实验室中寻找更多的示波器，或者使用逻辑分析仪。不管采用哪种方式，测量复杂性都会明显提高。这时，工程师自然会有这样的想法：“如果示波器有更多的通道多好……”。

混合信号示波器为迎接这种测量挑战提供了理想的解决方案。它依然提供了工程师信任并能熟练操作的工具（示波器），但增加了16条数字通道，其结果就是泰克为嵌入式设计所提供的首选工具。泰克MSO4000的操作方式与示波器类似，同时提供了模拟通道和数字通道，避免了使用多台仪器的解决方案所带来的复杂性。MSO4000由此确立了全新的性能和易用性基准，为此我们至少可以举出十几个理由。

1.为简化工作而设计

MSO4000在设计上对细节的追求变革了工程师查看数字数据的方式。其中一个实例是它绘制数字波形的方式：它以颜色识别数字波形的逻辑状态。在逻辑状态为高时，波形的颜色是绿色；在逻辑状态为低时，波形的颜色是蓝色。当波形被放大到一定程度，数字通道在整个显示画面中的状态相同时，这一功能对于显示状态是高还是低特别有用。

MSO4000拥有用于检测多个跳变沿的硬件。在系统检测到多个跳变沿时，显示屏上会出现一个白色边沿。白色边沿表明通过设备可以放大或以更快的采样率采集数据，获得更多的信息。如图1所示，在大多数情况下，放大可以揭示以前的设置下看不到的脉冲。如果在放大到最大之后仍然存在白色边沿，那么这表明在下次采集时提高采样率将揭示比以前的设置频率更高的信息。

2.使用Wave Inspector搜索引擎，在采集的数据中简便地找到感兴趣的区域

MSO4000系列可以在2条或4条模拟通道及16条数字通道的每条通道上采集最高10M的样点。这么长的记录长度对于高分辨率状态下捕获长时间窗口的信号极其重要，但同时它也带来了相应的挑战。如果没有有效的工具来处理所有这些数据，那么采集几千屏信息又有什么用呢？MSO4000是第一个为处理长度记录采集提供全套功能/工具的MSO。

·放大/卷动显示 –前面板上的专用两级旋钮可以直观地缩放和卷动显示。内圈旋钮调节缩放系数（或缩放标度），顺时针旋转，可以激活缩放，逐渐提高放大系数；反时针旋转，可以降低放大系数，最终关闭缩放功能。外部旋钮在波形中卷动缩放框，用户能迅速转动到感兴趣的波形部分。外部旋钮还采用了力反馈感应式设计，辅助确定卷动波形的速度。外部旋钮旋转得越快，缩放框卷动的速度越快。即使在记录长度为10M时，工程师仍可以在几秒钟内从采集的一端移动到另一端！通过反方向旋转旋钮，可以改变卷动方向，这样，您不必再经过多个菜单来调节缩放视图。

·播放/暂停 – 在工程师寻找异常事件或感兴趣的事件时，可以通过使用前面板上的专用播放/暂停按钮控制MSO自动滚动播放波形。播放速度和方向使用直观的卷动旋钮进行控制，旋钮旋转得越快，波形滚动速度越快。通过反方向旋转旋钮，可以改变卷动方向。

·用户标记 – 看到波形上有感兴趣的东西？在前面板按Set Mark按钮，可以在波形上放置一个或多个“书签”。在不同标记之间浏览时，只需在前面板上按Previous和Next钮。

·搜索标记 – 不想花时间考察整个采集的波形、查询需要的事件？MSO4000具有强大的波形搜索功能，可以根据用户定义的标准搜索长时间采集的数据，如脉宽、逻辑状态、甚至并行和串行总线内容。搜索标记会高亮度显示所有发生的事件，用户可以使用前面板Previous和Next按钮简便地进行搜索。这可以轻松地比较分布在长记录采集中多次发生的搜索事件。

3.并行总线触发和分析

许多工程师用了无数个小时在示波器上解码系统的总线活动。这一工作中一般需要评估每个时钟边沿上的数据状态和地址线。由于MSO4000能够建立并行总线，它简化了这一工作。通过指定特定通道为时钟线和数据线，用户可以建立并行总线显示，自动解码总线内容，如图2所示。

MSO4000系列可以一次定义和显示最多四条并行总线，工程师可以简便地查看经解码的并行总线数据随时间的变化情况。此外，用户可以通过总线值触发示波器。另外，Wave Inspector的搜索功能可以搜索长数字采集数据，简化了用户识别特定数字事件及模拟事件的工作。

4.串行总线触发和分析

串行总线在现代嵌入式系统中几乎无处不在，如I2C、SPI、RS-232和CAN。这些总线用来在设备间通信，监测温度，控制风扇速度，初始化各种设备的状态等各方面。调试涉及一个或多个串行总线的系统级问题一般要花费很长的时间，其原因是由于很难将感兴趣的数据流从总线当中分离出来，同时一次手动解码一位消息的过程也非常麻烦。

有了MSO4000，工程师可以简便地把示波器输入定义成I2C、SPI、RS-232或CAN总线。这样做的主要好处有三个：第一，如图3所示，用户可以在分组级信息上触发示波器，如特定地址、数据、标识符、未确认等等。第二，定义的每条总线会自动解码，所有分组内容都在显示屏上用直观的总线波形表示。第三，可以使用Wave Inspector的搜索功能，搜索很长的串行总线采集数据，立即找到确定的感兴趣的事件。

5.在事件表中查看解码数据

每次在仪器上显示总线时，用户都可以启动一个事件表来查看总线活动。事件表令用户能够以列表格式查看解码的并行或串行总线数据。这些表格为查看波形中的重要事件提供了快速的表格方法。图4是CAN总线采集实例，其中包括解码的标识符、数据长度代码（DLC）、数据、CRC和未确认信息。此外，每个分组带有时戳，可以简便地进行时序测量。

6.显示由最多四条串行总线或并行总线构成的任意组合

嵌入式系统通常同时包括串行总线和并行总线。在发生系统级问题时，工程师必需追踪代码在硬件中的执行情况。软件工程师或硬件工程师可以使用MSO4000简便地监测最多四条I2C、SPI、RS-232、CAN和并行总线，确定问题原因。例如，在触发FPGA的数据输出的同时，可以监测多条I2C总线。由于能够建立串行总线和并行总线的任意组合，工程师获得了巨大的灵活性和查看能力，可以洞察被测设备的运行情况。

7.MagniVu提供了60.6 ps超高时间分辨率

由于下一代微控制器实现了100 MHz以上的时钟速率，采用拥有足够分辨率的仪器对于解决具有高时间密度问题至关重要。MSO4000是唯一提供 MagniVu？超高分辨率信号采集技术的混合信号示波器。MagniVu以最高60.6 ps的分辨率对所有数字通道提供10，000个样点采样。由于这种超高时间分辨率，设计人员可以从简单地调试表面问题转向实际检验极为紧凑时间余量。图6是MagniVu时间分辨率的实例，它以非常精细的时间分辨率检验建立时间和保持时间违规。

8.多通道建立时间和保持时间触发

测量建立时间和保持时间是现代数字系统中的一个常见任务。建立时间是在时钟活动边沿之前同步输入必须保持稳定的时间量，保持时间是时钟活动边沿之后同步输入必须稳定的时间量。

测试建立时间和保持时间违规是一个挑战，通常要耗费大量的时间，因为大多数示波器一次只允许工程师检查一条数据线。这对简单的JK触发可能已经足够了，但如果要测试8位或16位总线，那么工程师需要重复进行相同的任务，检验总线上的每个位，而且一次只能检查一位。MSO4000是第一个提供多通道建立时间和保持时间触发的混合信号示波器。现在，用户可以一次监测、调试和测试整个并行总线，而不是一次一位，如图7所示。

9.P6516 混合信号示波器探头

探测是实现最优测量结果必不可少的一个关键步骤。在某些情况下，电路板设计中包括测试点，但更多情况下工程师需要焊接线路，才能访问关键信号。

P6516 混合信号示波器探头是为满足混合信号环境需求而设计的。第一，P6516探头由两段长达3英尺的部分组成，可以简便地访问电路板或系统不同区域中的信号。第二，探头由同轴电缆制成，这条电缆从示波器输入延伸到探头端部，提供了最高的信号完整性和最小的探头负荷（~3 pf）。第三，到8通道组的每个输入末尾都有一个“枪套式”端部。这种圆滑的新型探头简化了连接被测设备的过程。公共接地采用自动推进式连接器，可以简便地建立自定义接地。在连接到方形针脚上时，P6516有一个适配器，连接探头头部，与探头端部齐平延长探头接地，从而可以连接到头部针脚。如果被测电路板有一个AMP Mictor连接器，那么可以选配NEX-HD2HEADER，简便地访问34条通道中的任何通道。

10.每条通道单独设置门限，实现真正的混合信号设计

普通混合信号示波器每8条数字通道只能设置一个逻辑门限。也就是说，尽管普通MSO有16条数字通道，但其探测的感兴趣区域不能超过两个，除非所有区域使用相同的一个或两个逻辑系列。例如，设计中可能使用3.3V和5V CMOS及TTL。为找到问题需要探测所有信号，但由于具有两个门限的限制，使用传统MSO是不可能查看所有这些信号的。

而在MSO4000中，用户可以每条通道设置单独门限，更有效地找到和解决问题。每条通道设置单独门限使得MSO4000混合信号示波器的灵活性和效率远远超过了市场上的任何其它产品。

11.业内最优秀的外观

所有MSO4000型号都提供了10.4英寸XGA彩色显示屏，这是同类产品中最大、分辨率最高的显示屏。MSO4000不仅是MSO市场上功能最强大的示波器，而且MSO4000的厚度只有5.4英寸，是市场上最薄的MSO，所以对工作台空间要求小于同类竞争产品，重仅11磅，携带简便。

12.领先的性能

MSO4000示波器系列由四种型号组成，带宽范围350 MHz - 1 GHz，带有两条或四条模拟通道及16条数字通道，提供了最多20条时间相关通道。MSO4032和MSO4034分别在两条和四条模拟通道上提供了350 MHz的带宽。MSO4054在四条模拟通道上提供了500 MHz的带宽，MSO4104在四条模拟通道上提供了1 GHz的带宽。MSO4104在所有通道上提供了5 GS/s的采样率，其它型号则在所有通道上提供了2.5 GS/s的采样率。所有型号都在所有模拟通道和数字通道上标配10M的记录长度。

总结

泰克MSO4000 混合信号示波器确立了全新的易用性和性能基准。它们为嵌入式设计人员提供了一个首先全能混合信号设计和调试工具。基于经过验证的紧凑型示波器平台，MSO4000提供了熟悉易用的操作能力，同时增加了16条数字通道和总线解码功能，简化了混合信号设计的调试工作，避免了与逻辑分析仪高级功能相关的复杂性。

MSO4000同时融合了领先的技术指标、所有通道上深度记录长度、用户熟悉的操作、新型调试功能、业内最优秀的性能价格比及全方位支持，可以监测、触发和解码并行总线及嵌入式设计中最常用的串行总线，如I2C、SPI、CAN和RS-232等等。由于提供了超越当前市场上任何MSO的许多业内第一和业内最优秀的功能，MSO4000系列简化了操作，保证了测量信心，为需要更有效地设计、调试和测试嵌入式设计的工程师提供了理想的解决方案。它确立了全新的性能和易用性基准，提供了完善的调试功能，把混合信号示波器提升到迄今为止的最高境界。

责任编辑：gt