使用混合信号示波器或混合域示波 器调试数字电路的技巧

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、MSO4000 和 MSO5000 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。泰克 MDO3000 和 MDO4000C系列还增加了一个集成频谱分析仪，可以对设计进行混合域调试，包括无线连接。MDO 可以视为下一代MSO，是专为拥有关心的模拟信号、数字信号和 RF 信号的系统设计的。在本应用指南中，MSO 中提到的任何特性或功能均应视为也在 MDO 产品中提供。MSO/MDO 系列提供了首选的工具，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 和 MDO 系列更高效地实现数字设计。

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、过冲和地电平弹跳不导致逻辑 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。

MSO5000B、MSO4000C 和 MDO4000C 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。图 1 显示了 MSO4000C 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。

MSO2000B 和 MDO3000 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。

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，如图 4 所示。

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。

准备进行数字采集

在 MSO 准备进行数字采集时，基本任务有两项。第 一，与逻辑分析仪一样，需要为被测的逻辑家族配置 MSO 数字通道门限，以保证采集正确的逻辑电平。 第二，需要调节模拟通道的偏移，以在模拟通道和数 字通道之间实现准确的时间相关。

触发非预计事件

第一个实例是检验包含 8 个脉冲的 TTL 突发信号，如 图 8 所示。正脉宽指标范围是 23.2 ns - 25 ns，脉冲 之间的脉宽是 26 ns - 27 ns。突发之间的时间没有指定。

MSO 数字通道连接到 TTL 突发信号上，为 TTL 逻辑 设置门限。MSO 配置成上升沿触发。为加快检验过程， MSO 配置成自动测量光标之间的正脉宽和负脉宽 图 9 显示了单次采集，其中在第一个脉冲沿上触发 MSO。根据按 MSO 单次采集按钮的时间，MSO 可能 已经触发采集任何其它上升沿。

在本例中，MSO 数字通道解码成时钟输入总线，使 用 Wave Inspector 迅速找到或没有找到 ADC 总线最 大值和最小值。我们可以迅速确定问题的根源是模拟 信号调节电路。