8通道示波器让电源排序检验变得更轻松

大多数嵌入式系统使用不止一根电源排线，许多使用4根或更多。单个IC，例如FPGA、DSP或微控制器，可能具有特定的时序要求。例如，一家芯片制造商可能推荐要在内核电压供电稳定之后，才会施加I/O供电电压。另一家制造商可能要求应在相对的规定时间内供电，以避免各个供电引脚上电压差拖长。处理器和外部存储器之间上电顺序可能也非常关键。

芯片制造商可能会规定特定电源必须以单顺序方式启动，以避免多个上电复位。这可能极具挑战性，因为涌入电流可能会对负载点稳压器提出很高的瞬态要求。在这种情况下，电源线启动形状与定时顺序一样重要。

一旦把各种芯片供电要求、整体供电、基准供电及其他IC多个负载点稳压器组合在一起，您会很快遇到七八根电源线。

使用4通道示波器检验嵌入式系统中的电源线定时可能会非常耗时，但这是大多数工程师必须要做的事。在我们与示波器用户沟通时，评估开机顺序和关机顺序是工程师想要4条以上通道的最常见的原因之一。在本文中，我们将简要介绍使用4通道示波器评估开机顺序和关机顺序，并演示使用8通道示波器的部分实例。

传统 4通道示波器方法
其中一种方法是采用分模块方式分析电源系统，即使用多次采集，逐个模块检查定时。为比较不同模块，可以使用其中一条上电轨迹或Power Good/Fail信号作为触发，可以进行多次捕获，确定相对于基准信号的启动时间和关机时间。由于是在多个功率周期中进行采集，因此很难表征电源相对定时偏差。但是，通过使用示波器上的无限余辉功能，可以确定多个功率周期上每个电源在不同周期中的变化范围。

另一种常见方法是"级联"多台示波器，通常方式是在其中一个电源或在共同的Power Good/Fail信号上触发示波器。

这两种方法都耗时长，要求特别注意同步：

·处理同步和时间不确定度要谨慎

·可以汇集数据，开发系统定时图，但耗时很长

·复杂度会随着观测的功率轨道数量提高

·设置必须完美统一

·必须使用一条测量通道来提供同步

使用MSO扩展通道数量
混合信号示波器可以为电源排序提供更多的通道。为此，MSO在数字输入上必须有适当的电压范围，并可独立调节阈值。例如，带有MSO选项的泰克MDO4000C提供了16个数字输入，为每条通道提供独立阈值，直到200 MHz支持± 30 Vp-p动态范围，适合典型设计中的大多数电压电平。注意如果您的目标是严格地测量定时关系，那么特别适合这种方法，但不能测量开机/关机的上升/下降时间或形状(单调性)。

8通道示波器加快处理速度
与前面所有方法相比，使用具有8条模拟通道的示波器可以明显缩短时间，减少混乱。在8通道示波器中，可以使用模拟探头表征拥有最多8条电源排线。为测量拥有8条以上电源排线开机和关机定时关系，也可以使用拥有数字信号输入及独立可调阈值的混合信号示波器。

现在，让我们看一些典型的电源测序应用。

带远程开/关的开机延迟
下面截图中被测的开关电源生成了一个高电流、稳压的12 VDC输出。这个电源通过仪器前面板上的开关进行远程遥控。在开关按下后不久，+5 V待机电源打开，开关转换器启动。在+12 V输出稳定后，Power Good (PW OK)信号变为高电平，向负载表明供电可靠。

+5 V待机电压信号为相关信号采集提供一个简单的上升沿触发。自动测量功能检验输出电压启动延迟是否为<100 ms，从输出电压启动到PW OK的延迟位于100 – 500 ms的规范范围内。

这个截图显示在按下前面板开关后测量AC/DC开关电源启动情况。

带远程开/关的关机延迟
在电源主开关关闭后，开关转换器关闭，输出电压降低。根据规范，在开关按下后电源至少要保持稳压20 ms。最重要的是，根据规范，+12 V输出电压落到稳压范围之外前，PW OK信号要下降5 – 7 ms，从而允许负载时间反应和干净地关机。

如下图所示，PW OK信号为采集相关信号提供了一个下降沿触发。波形光标测量检验PW OK预警信号的工作方式满足规范。

可以使用波形光标测量，检验PW OK预警信号的工作方式满足规范。

检验多个功率周期中的定时
为检验电源开机定时在多个功率周期中一直位于规范范围内，可以使用无限余辉，显示信号定时变化，自动定时测量统计画面会量化偏差。在下面所示的设置中，+5V待机电压的50%点作为定时基准。开机序列重复10次，10次开机周期中的定时偏差略高于1%。

可以使用无限余辉和测量统计，实现重复的开机定时测量。

负载点稳压电源定时
下面的截图显示了一块系统电路板在开机过程中7个负载点供电的开启时间。电路板的输入电源是上例中的+5V待机信号和+12 VDC整体电压。

这一测试中的自动开机延迟测量在每个波形自动计算出的50%点之间进行，因此每项测量有不同的配置，有不同的测量阈值集。第一项测量显示了从+5 V待机信号到整体+12 V供电之间的延迟，第二项测量是+5V供电的延迟。其余测量是市电+5 V供电的关键延迟序列。