介紹
混合信號測試解決方案介紹混合信號測試解決方案 介紹混合信號測試解決方案
目錄
數(shù)字示波器 3
邏輯分析儀 4 - 5
帶有示波器模塊的邏輯分析儀 6 - 7
邏輯分析儀與臺式示波器一起使用 8 - 9
混合信號示波器 10 - 11
數(shù)字示波器
數(shù)字示波器是世界各地電子工程師使用的首選工具。設計人員對其操作方式滿懷信心，并信任其測量結果。示波
簡介
器的高采樣速率和帶寬使其能夠捕獲感興趣信號的高分辨率視圖。示波器為顯示和測量各類電信號的模擬特點提
當前電子產(chǎn)品的復雜性正隨著數(shù)字電路和串行總線越來越多而提高，確定最優(yōu)測試設備的邊界正變得模糊。工程
供了理想的解決方案。示波器一般有兩條或四條輸入通道，可以對少量的模擬信號、數(shù)字信號和串行信號實現(xiàn)時
師正在處理“混合信號”設計，其中包含模擬技術和數(shù)字技術的重要組合。
間相關。
設計人員日益希望可以在一臺儀器中實現(xiàn)模擬域和數(shù)字域時間相關的設備。傳統(tǒng)上，混合信號分析使用獨立式示
波器和邏輯分析儀完成，這種解決方案需要兩臺設備，因此并不實用，很難獲得最佳效果。模擬波形和數(shù)字波形
相關的需求導致了混合信號示波器的研制。
示波器、混合信號示波器和邏輯分析儀之間有許多類似之處和差別。為了更好地了解這些儀器怎樣滿足各自的應
用需求，我們有必要更詳細地考察一下其各自的功能。
數(shù)字示波器應用
圖1.使用泰克TDS3000B系列示波器調試模擬信號。
測量信號幅度和時序參數(shù)
測量信號邊沿和電壓，評估時序余量
測量電流
檢測瞬態(tài)問題，如毛刺、欠幅脈沖、亞穩(wěn)定跳
變信號
檢定信號完整性
圖2.泰克DPO4000系列示波器調試串行信號。
2 www.tektronix.com www.tektronix.com 3介紹混合信號測試解決方案 介紹混合信號測試解決方案
圖4. 泰克TLA邏輯分析儀上連接的源代碼。 圖5. 使用泰克TLA邏輯分析儀進行時序分析。
復雜的多狀態(tài)IF-THEN-ELSE型觸發(fā)，在復雜的系統(tǒng)
邏輯分析儀
環(huán)境中分離問題。
邏輯分析儀為檢驗和調試復雜的數(shù)字電路提供了理想的工具。邏輯分析儀和示波器之間最明顯的差異是通道數(shù)量。
邏輯分析儀還擁有全面的一系列微處理器支持套件。這
邏輯分析儀的通道數(shù)量在34條到幾百條、甚至幾千條之間，而典型示波器只有2-4條通道。
些套件一般會提供硬件單元和軟件單元。硬件與前端的
微處理器總線建立物理連接，軟件則把采集反匯編成可
一個更本質的差別是邏輯分析儀采集信號的方式不同于
讀的軟件執(zhí)行。
示波器。示波器一般使用8位模數(shù)轉換器(ADC)對信號
邏輯1 門限值Vth
邏輯分析儀 邏輯分析儀的另一個優(yōu)勢是它能夠在一臺儀器上監(jiān)測及 邏輯分析儀應用
采樣，在示波器顯示屏上真實地復現(xiàn)信號及其所有細微 邏輯0
時間相關多條系統(tǒng)總線。例如，設計人員可能想追蹤前 廣泛的多通道檢驗數(shù)字系統(tǒng)操作
的模擬特點。邏輯分析儀則只是把輸入信號與用戶自定
端總線的軟件執(zhí)行情況，同時讀寫存儲器。邏輯分析儀 需要高級多狀態(tài)觸發(fā)，分離問題
義門限進行比較。如果信號大于門限，那么把它視為邏
的擴展能力使其成為要求廣泛的查看能力、高級觸發(fā)和 追蹤軟件執(zhí)行
輯1；如果信號低于門限，那么把它視為邏輯0。由于 數(shù)字示波器
采集方法具有本質差別，因此同一個脈沖會以不同的方 軟件分析的復雜應用的理想選擇。 系統(tǒng)時序驗證
式顯示，如圖3所示。 系統(tǒng)余量測試
高速存儲器應用
示波器和邏輯分析儀之間的另一個差別是觸發(fā)。示波器 圖3.邏輯分析儀和示波器上的波形顯示畫面。
提供了以分離異常模擬特點(毛刺、欠幅脈沖、轉換速
率等等)為重點的基本觸發(fā)模式以及基本數(shù)字條件，如 義的一個邏輯碼型。邏輯分析儀則提供了廣泛的邏輯資
建立時間/保持時間違規(guī)或在兩條或四條輸入通道上定 源，如各種字比較器、計數(shù)器和定時器，用戶可以定義
4 www.tektronix.com www.tektronix.com 5介紹混合信號測試解決方案 介紹混合信號測試解決方案
帶有示波器模塊的邏輯分析儀
為提供真正的混合信號解決方案，業(yè)內(nèi)率先進行的嘗試是為邏輯分析儀創(chuàng)建數(shù)字示波器模塊。這些模塊直接插入
邏輯分析儀與臺式示波器一起使用
邏輯分析儀中，提供示波器功能。示波器的采集與邏輯分析儀顯示屏上的數(shù)字通道實現(xiàn)時間相關。
幾乎在每個工程設計實驗室中都能找到示波器，它們特別適合要求以高分辨率查看信號模擬特點的應用。在要求
廣泛觀測系統(tǒng)總線活動的應用中，示波器通常未能提供足夠的通道數(shù)量，在這種情況下通常會使用邏輯分析儀。
但是，這些示波器模塊有自己的局限性。由于它們是邏
輯分析儀的一部分，因此其主要是單次采集設備，而不 在需要同時采集多條數(shù)字通道、獲得高分辨率模擬信號
同于實時操作的獨立式示波器。它們的成本很高，缺少 時，您會怎么做？當前復雜問題的混合信號特點通常要
獨立式示波器的性能，沒有提供熟悉的示波器用戶界 求設計人員同時查看模擬信號和數(shù)字信號，這要求同時
面。最后，由于它們集成到邏輯分析儀中，因此不適合 使用示波器和邏輯分析儀。
示波器完成日常調試任務的一般用途。
使用兩臺儀器的這種解決方案的優(yōu)勢之一是性能。隨著
設計余量下降，信號的模擬特點正日益影響著設計的完
整性。設計人員必需同時測量設計中高速數(shù)字信號和模
帶有示波器模塊的邏輯分析儀
擬信號的特點。PCI Express、HyperTransportTM和
模擬和數(shù)字混合設計
邏輯分析儀與臺式示波器一起使用
DDR等技術都帶來了測量挑戰(zhàn)?？偩€速度對集成示波
模數(shù)轉換器、數(shù)模轉換器 的應用
器模塊的邏輯分析儀來說太快了。
測量數(shù)字信號質量
但是，高性能臺式示波器為這些應用提供了理想選擇。 數(shù)字和高速信號 服務器設計
模擬事件和數(shù)字事件時間相關
在認識到設計人員需要把臺式示波器上采集的數(shù)據(jù)與邏 低速串行信號 高速互連驗證
系統(tǒng)開機特點
輯分析儀上捕獲的數(shù)據(jù)關聯(lián)起來后，泰克研制出iViewTM 存儲器設計和驗證 微處理器前端總線分析
(集成式視圖)。 系統(tǒng)設計驗證 圖像電路
iViewTM集成、并對臺式泰克示波器和邏輯分析儀的數(shù)
據(jù)自動實現(xiàn)時間相關。示波器上采集的數(shù)據(jù)傳送到邏輯
分析儀上，提供了時間相關顯示畫面。與前面討論的集
成示波器的解決方案不同，iViewTM可以結合使用任何
泰克示波器與邏輯分析儀。這種兩臺儀器集成在一起的 力，其工作方式就象一臺儀器一樣。iViewTM的優(yōu)勢在于
解決方案提供了邏輯分析分析儀和示波器的全部處理能 把儀器的性能和價格與相應的應用對應起來。
6 www.tektronix.com www.tektronix.com 7介紹混合信號測試解決方案 介紹混合信號測試解決方案
圖7. 使用一臺儀器--MSO4000系列采集的模擬波形和 圖8. MSO4000系列上同時解碼的并行和SPI串行總線顯
數(shù)字波形。 示畫面。
混合信號示波器 混合信號示波器讓您安心 的邏輯分析儀不同，MSO可以觸發(fā)和解碼I2C、SPI、RS-
對許多設計人員來說，混合信號示波器提供了一種數(shù)字 232和CAN之類的總線。這與MSO的并行總線觸發(fā)相

混合信號測試解決方案是一種針對電子系統(tǒng)中同時包含模擬和數(shù)字電路設計的綜合性測試方法。它結合了傳統(tǒng)的模擬信號測試技術和現(xiàn)代數(shù)字信號處理技術，用于驗證和調試含有模擬輸入/輸出（A/D, D/A）、采樣保持器、多路轉換器、數(shù)模/模數(shù)轉換器（ADCs/DACs）等組件的復雜集成電路或SoC (System on Chip) 設備。 這類解決方案通常包括以下關鍵組成部分： 1. **硬件設備**：高速示波器、邏輯分析儀、模擬信號源與負載、數(shù)字信號發(fā)生器和捕獲設備，以及高精度電流表、電壓表等測量儀器。 2. **軟件工具**：先進的測試平臺軟件，如Signal Analyzers、Waveform Generators、Pattern Generators 等，能進行高級信號仿真、時序分析、觸發(fā)與同步控制等功能，以精確地捕獲和解析模擬和數(shù)字信號的行為。 3. **測試方法**：結合傳統(tǒng)模擬信號的幅度、頻率、相位等參數(shù)測試與數(shù)字信號的邏輯狀態(tài)、定時協(xié)議、數(shù)據(jù)一致性檢查等數(shù)字化測試手段，確保整個系統(tǒng)的性能和功能符合設計要求。 4. **接口兼容性**：支持各種通信協(xié)議，如SPI、I2C、UART等，以便于對嵌入式微控制器或其他接口芯片的綜合測試。 5. **集成化測試解決方案**：隨著測試需求的復雜化，現(xiàn)代混合信號測試方案傾向于采用模塊化或一體化的設計思路，提供一站式測試服務，簡化測試流程并提升測試效率。 總之，混合信號測試解決方案是針對當今復雜電子系統(tǒng)中廣泛存在的模擬與數(shù)字信號融合特性的高效、精確測試策略。