混合信号示波器调试数字电路的技巧应用

随着电子产品速度越来越快、越来越复杂，其设计、检验和调试的难度也越来越大。设计人员必须全面检验设计，才能保证产品可靠运行。在发生问题时，设计人员必需迅速了解根本原因，以便解决问题。通过同时分析信号的模拟表示方式和数字表示方式，许多数字问题的根本原因都可以迎刃而解，因此，混合信号示波器(MSO)为检验和调试数字电路提供了理想的解决方案。

　　泰克MSO2000、MSO3000和MSO4000系列混合信号示波器不仅提供了泰克示波器的完美性能，还融合了16通道逻辑分析仪的基本功能，包括并行/串行总线协议解码和触发。MSO系列提供了首选工具，可以采用强大的数字触发、高分辨率采集功能和分析工具，迅速调试数字电路。本应用指南重点介绍检验和调试技巧，帮助您使用泰克MSO系列更高效地实现数字设计。

　　同一个MSO4000数字探头适配夹上的混合逻辑家族(TTL &LVPECL)门限设置。上面三条通道是TTL信号，门限为1.40V;下面两条通道是LVPECL信号，门限为2.00 V。

　　设置数字门限

　　混合信号示波器的数字通道把数字信号视为逻辑值高或逻辑值低，与数字电路查看信号的方式一模一样。也就是说，只要振铃、过冲和地电平反弹不导致逻辑跳变，那么这些模拟特点对MSO就不是问题。与逻辑分析仪一样，MSO使用门限电压，确定信号是逻辑值高还是逻辑值低。

　　MSO4000系列可以为每条通道独立设置门限，适合调试带有混合逻辑家族的电路。MSO4000在其中一个数字探头适配夹上测量五个逻辑信号，它同时测量三个TTL(晶体管-晶体管逻辑)信号和两个LVPECL (低压正发射器-耦合逻辑)信号。

　　MSO2000和MSO3000系列则为每个探头适配夹设置门限(一组8条通道)，因此TTL信号将位于第一个适配夹上，而LVPECL信号则位于第二个适配夹上。

　　定时采集和状态采集

　　主要数字采集技术有两种。第一种技术是定时采集，其中MSO以MSO采样率确定的距离相等的时间对数字信号采样。在每个样点上，MSO存储信号的逻辑状态，创建信号的时序图。

　　第二种数字采集技术是状态采集。状态采集规定了数字信号逻辑状态有效稳定的特殊时间，这在同步和时钟输入数字电路中十分常见。时钟信号规定了信号状态有效的时间。例如，对采用上升沿时钟的D触发装置来说，输入信号稳定时间在时钟上升沿周围。对采用上升沿时钟的D触发装置来说，输出信号稳定时间在时钟下降沿周围。由于同步电路的时钟周期可能并不是固定的，因此状态采集之间的时间可能并不均匀，这一点是它与定时采集的不同点。

　　逻辑分析仪同时提供了定时采集功能和状态采集功能。混合信号示波器数字通道采集信号的方式与逻辑分析仪在定时采集模式下采集信号的方式类似，如图2所示。泰克MSO系列把定时采集解码成时钟输入总线显示画面和事件表，其与逻辑分析仪的状态采集显示画面类似，在调试过程中为您提供重要信息。

　　带色码的数字波形显示

　　数字定时波形看上去与模拟波形非常类似，但有一点除外，即它只显示逻辑值高和低。定时采集分析的重点通常是确定具体时点的逻辑值，测量一个或多个波形上边沿跳变之间的时间。为使分析变得更简便，泰克MSO系列在数字波形上用蓝色显示逻辑值低，用绿色显示逻辑值低，即使看不见跳变时，用户仍能查看逻辑值。波形标记颜色还与探头色码一致，可以更简便地查看哪个信号与哪个测试点对应。

　　数字定时波形可以分组，建立一条总线。一个数字信号被定义为最低有效位，其它数字信号表示二进制数值的其它位，直到最高有效位。然后MSO把总线解码成二进制值或十六进制值。泰克MSO系列还建立一个事件表，把逻辑状态显示为二进制值或十六进制值。每种状态都带有时间标记，简化了时序测量工作。

　　泰克MSO系列使用时钟输入格式或非时钟输入格式解码并行总线。对时钟输入解码，MSO确定指定作为时钟的信号的上升沿、下降沿或两个沿上总线的逻辑状态。这意味着只显示总线上有效的跳变，而不包括数据无效时发生的任何跳变。对非时钟输入解码，MSO在每个样点上解码总线，显示总线上的每个跳变。在MSO使用时钟输入解码时，解码的总线显示画面和事件表与逻辑分析仪的状态显示画面非常类似。由于总线解码是采集后流程，因此您可以在分析过程中灵活地改变解码格式。