用MSO测试和调试混合信号系统设计

当 DAC输出到达其最高输出电平(屏幕中央)时，我们把这一特定采集设置到触发状态。传统示波器在这种指定点的触发是不可能的，因为示波器触发需要沿的跳变 -- 示波器不能在具有一定范围的信号的"波顶"触发。为在输出信号的这一点∕相位处触发，我们设置了简单的单电平码型触发条件，该条件基于DAC的(MCU I/O 端口的输出)数字输入信号，而该信号与外部转换器最高输出模拟电平相一致。为在波形的某一精确点触发，我们送入"HHHL LHHL"的并行二进制码型进行触发。由于该 MSO 使用"有资格的"码型触发，示波器始终在规定码型的开始处触发，而绝不会在不稳定∕跳变处触发，因为示波器要求该逻辑电平至少稳定2ns，然后只有在送入稳定的码型时才会触发。注意对于某些混合信号测量解决方案∕选件，只要存在规定的码型触发条件时就能触发。这意味着它们有可能在码型的中间态，或在跳变∕切换状态进行触发。没有"有资格的"码型触发，其结果将会是不稳定的触发。

图 4 显示 MSO在DAC的 50% 输出电平处提供精确触发的一次触发建立情形。实现这样的触发，除了模拟触发条件外，我们还利用触发在并行数字输入信号上的触发码型。应记住并非所有 MSO∕混合信号测量解决方案都允许模拟和数字触发条件组合的混合信号触发。但对于相同电平(50%上升电平和 50% 下降电平)的两个模拟输出条件，与上升或下降点一致的触发要求的触发电平比8位输入码型中略大一点。通过另外限定模拟通道 2 上的电平到"低"电平，示波器就能使用模拟和数字码型触发的组合，在所需要的相位上触发(模拟信号在高于模拟触发电平时被视为"高电平"，在低于触发电平时被视为"低电平")。

图 4 中也显示了自动参数测量，包括与DAC 阶梯波输出相关的、经滤波后的输出信号的幅度、频率和相移。

图5：传统示波器的边沿触发无法同步特定长度的chirp。

在启动和验证了外部 DAC 和模拟滤波电路正确运行后，该设计∕启动过程的下一步是根据串行 I²C 输入产生规定数量的非重复正弦波脉冲(chirp)。图 5 显示使用标准的示波器沿触发，所得到的不同长度chirp的重叠(无限余辉)。传统示波器的沿触发不可能实现对规定长度chirp的触发。

使用 MSO 的 I²C 触发能力，示波器就能同步特定串行输入条件下的捕获，用来指示 MCU 产生规定长度(脉冲数)的输出chirp，如图 6 和图 7 所示。

图 6 显示了MSO利用在特定的串行地址和数据内容上的I²C 触发来触发只有 3 个周期长的chirp信号的能力。而图 7则显示对长度仅有 1 周期的chirp的触发能力。数据通道 D14 和 D15(上方的两条蓝色数字迹线)分别被定义为 I²C 时钟和数据输入触发信号。实际上我们能规定16个数字通道中的任何一个以及2到4个模拟示波器通道连续触发在这2 个串行输入信号上。在监测串行输入和模拟输出信号时，D0-D7 被设置来检测DAC 输入(MCU 输出)信号(下方的 8 条蓝色迹线和读数字迹线)，如图 6 和图 7 所示。

虽然图中没有显示，但我们可以根据用来确定输出信号幅度的输入模拟加速度传感器的其它模拟输入信号，把示波器的其它模拟通道设置到同步探测、采集并触发 MSO。此外，我们还能利用未使用的 MSO 数字通道，用以监测和∕或进一步实现对数控面板输入或 LCD 输出驱动器信号的高质量触发。

图6：用 MSO 中的 I²C 触发一个 3 周期长的chirp信号。图7：用 MSO 中的 I²C 触发仅有 1 周期长的chirp信号。

作者：Johnnie Hancock

信号完整性应用工程师

安捷伦科技公司

David Brobst

创始人

Solutions Cubed公司