MDO4000C, czyli 6 przyrządów w jednym

Rys. 1. Jednoczesna analiza dwóch dziedzin: częstotliwości oraz czasu

MDO4000C to pierwszy na świecie oscyloskop sygnałów mieszanych, łączący funkcje oscyloskopu, wektorowego analizatora widma, generatora arbitralnego, analizatora stanów logicznych, analizatora protokołów oraz multimetru cyfrowego. Taka funkcjonalność wpisuje się w potrzeby rynku, bo ponad 60% użytkowników oscyloskopów korzysta także z analizatorów widma w celu rozwiązywania problemów w układach wbudowanych zawierających zintegrowane funkcje bezprzewodowe.

Wymaga to pracy zarówno w dziedzinie czasu, jak i częstotliwości. W przeszłości inżynier zajmował się albo analizą sygnałów mieszanych/cyfrowych, albo analizą sygnałów o częstotliwościach radiowych. Wraz z upowszechnianiem się technologii komunikacji bezprzewodowej konstruktorzy muszą jednak często badać sygnały w obu tych dziedzinach (rys. 1).

Rozbudowana funkcjonalność

Rys. 2. Analiza sygnałów w.cz. w połączeniu z zaawansowaną analizą protokołu szeregowego (dekodowanie, wyszukiwanie konkretnych zdarzeń pojawiających się w transmisji)

MDO4000C umożliwia rejestrowanie skorelowanych czasowo sygnałów analogowych, cyfrowych i radiowych w 4 kanałach analogowych, 16 cyfrowych i 1 radiowym. Zakres radiowych częstotliwości wejściowych sięga 6 GHz i zapewnia rejestrowanie pasma o szerokości do 1 GHz dla wszystkich częstotliwości środkowych - jest to 100 razy szerzej niż typowe analizatory widma.

Można obserwować jednocześnie na tym samym ekranie dekodowane sygnały pochodzące z nawet 4 magistral szeregowych i/lub równoległych. Dzięki korelacji czasowej między tymi dziedzinami sygnału możliwe jest wykonywanie precyzyjnych pomiarów zależności czasowych oraz badanie opóźnień między wysłaniem polecenia a reakcją układu równocześnie ze zmianą w widmie częstotliwości radiowych.

Na przykład analiza widma w momencie włączania generatora sterowanego napięciem (VCO), pętli synchronizacji fazowej (PLL) albo pomiar charakterystyki przejściowej sygnału przy rozpraszaniu widma częstotliwości radiowej stają się teraz proste.

Znajdowanie źródła sporadycznych, zależnych od stanu urządzenia zakłóceń elektromagnetycznych (EMI) nigdy nie było łatwiejsze dzięki oferowanej przez serię MDO4000C możliwości pełnej analizy pracy układu pod kątem zdarzeń skorelowanych czasowo w obu dziedzinach (czas i częstotliwość). Przy użyciu dotychczas dostępnych przyrządów pomiarowych było to niemożliwe.

Rys. 3. Wyszukiwanie anomalii w rejestrowanych sygnałach za pomocą trybu akwizycji typu "fast acquisition"

W innych zastosowaniach seria MDO4000C pozwala projektantom analizować widmo częstotliwości radiowych sygnału w wybranym momencie długiego przedziału czasu. Dzięki temu można obserwować fluktuacje widma w czasie lub jego zmiany wynikłe ze zmian stanu urządzenia. Przesuwając w dziedzinie czasu wskaźnik "spectrum time", można wyświetlać widmo częstotliwości radiowych dla każdego punktu czasowego w zarejestrowanym przebiegu sygnału i jednocześnie obserwować stan magistral analogowych, cyfrowych i/lub zdekodowanych w tym samym momencie (rys. 2).

W podobny sposób można użyć przebiegów sygnałów radiowych w dziedzinie czasu do pokazania, jak zmieniają się w czasie amplituda, częstotliwość lub faza wejściowego sygnału radiowego. Dzięki temu bardzo łatwo scharakteryzować przeskoki częstotliwości, czasy ustalania oraz zależności czasowe między charakterystycznymi punktami sygnału radiowego odniesione do innych elementów i zdarzeń w systemie.

Przebiegi sygnałów radiowych w dziedzinie czasu są przedstawiane w tym samym oknie, co przebiegi zdekodowane z magistrali szeregowej/równoległej, cyfrowej i analogowej. Zapewnia to natychmiastowy wgląd w działanie badanego urządzenia.

Opcjonalny moduł (MDO4TRIG) umożliwia wprowadzenie, oprócz standardowego wyzwalania poziomem mocy sygnału radiowego, dodatkowych rodzajów wyzwalania, wykorzystujących ten poziom mocy jako źródło. Pozwala to na bardzo precyzyjne wyizolowanie interesującego zdarzenia z sygnału radiowego.

Możliwe jest wyzwalanie oscyloskopu impulsem o ustalonej szerokości, zdarzeniem upływu limitu czasu lub impulsami niepełnymi. Można nawet wykorzystać wejściowy sygnał radiowy we wzorcu logicznym użytym do wyzwalania razem z kanałami analogowymi lub cyfrowymi. Możliwość wyzwalania oscyloskopu czymkolwiek: sygnałem analogowym, cyfrowym, radiowym lub ich dowolną kombinacją - stanowi kolejną innowację wprowadzaną w serii MDO4000C.

Rys. 4. Interfejs służący do obsługi wbudowanego generatora arbitralnego

Opcjonalnie możliwe jest wyzwalanie danymi magistrali, np. po wystąpieniu pakietu, nagłówka lub określonego adresu. Obsługiwane protokoły to między innymi popularne I²C, SPI, USB, Ethernet, CAN, RS-232/422/485, LIN, Flex-Ray i wiele innych.

Ponadto przydatnym rozwiązaniem oscyloskopów jest narzędzie Wave Inspector - łatwa nawigacja za pomocą podwójnej gałki, która została zaprojektowana w ten sposób, że możliwa jest precyzyjna analiza przebiegu, szybkie przewijanie w całym zarejestrowanym okresie, a także przewijanie automatyczne. Dostępna jest również funkcja wyszukiwania zdarzeń o zadanych parametrach.

W oscyloskopach wykorzystano rozwiązanie określane jako "fast acquisition". Jest to mechanizm zaimplementowany w bloku przetwarzania i akwizycji urządzenia. Dzięki niemu kolor oraz intensywność wyświetlanego na wyświetlaczu wykresu zależy od częstości występowania danego przebiegu. Pozwala to łatwo odnaleźć miejsca, w których pojawiają się przekłamania lub zakłócenia (rys. 3).

Użyteczne dodatki

Tabela 1. Przegląd podstawowych parametrów oscyloskopów z serii MDO4000C

Pozostałe opcje obejmują między innymi analizę mocy, sygnałów wideo (wyzwalanie, analiza oraz podgląd obrazu na żywo), analizę za pomocą masek parametrów granicznych sygnału, pomiary multimetrem, a także generację sygnałów dowolnych za pomocą wbudowanego generatora arbitralnego. Wbudowany generator pozwala na generację sygnałów o długości 128 mln punktów oraz częstotliwości maksymalnej 50 MHz.

Użytkownik ma do dyspozycji zbiór przebiegów predefiniowanych (dostępne w pamięci wewnętrznej urządzenia) takich jak: square, pulse, ramp/triangle, DC, noise, sin(x)/x, (Sinc), Gaussian, Lorentz, exponential rise/fall, Haversine, cardiac. Największą zaletą integracji generatora jest możliwość odtworzenia przebiegu przechwyconego przez oscyloskop.

W takiej sytuacji możliwa jest do przeprowadzenia rozległa analiza wszelkiego rodzaju systemów nadawczo-odbiorczych (rys. 4). Dodatkowo firma Tektronix oferuje specjalne oprogramowanie - ArbExpress, służące do ręcznego definiowania własnych sygnałów.

mgr inż. Łukasz Pospiech
kierownik ds. kluczowych klientów
Tespol Sp. z o.o.
www.tespol.com.pl