示波器,邏輯分析儀,混合信號示波器,組合儀器,虛擬示波器,數(shù)字示波器
在電子測試領(lǐng)域,,示波器是最早的測試設(shè)備,,起源于雷達掃描原理,對信號波形的采集和再現(xiàn),源于傳統(tǒng)的模擬信號和模擬電路的測試基礎(chǔ),。示波器是一種用途十分廣泛的電子測量儀器。它能把肉眼看不見的電信號變換成看得見的圖象,,便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程,。示波器利用狹窄的、由高速電子組成的電子束,,打在涂有熒光物質(zhì)的屏面上,,就可產(chǎn)生細小的光點。在被測信號的作用下,,電子束就好像一支筆的筆尖,,可以在屏面上描繪出被測信號的瞬時值的變化曲線。利用示波器能觀察各種不同信號幅度隨時間變化的波形曲線,,還可以用它測試各種不同的電量,,如電壓、電流,、頻率,、相位差、調(diào)幅度等等,。
隨著數(shù)字技術(shù)發(fā)展,,對數(shù)字信號測試越來越重要,最早的數(shù)字信號測試,,往往借著于示波器,,后來出現(xiàn)了定時分析儀和狀態(tài)分析儀,從定時和狀態(tài)的角度分析和測試多路數(shù)字信號,。由于當時的定時分析儀和狀態(tài)分析儀價格昂貴,,兩者在市場上的概念很好,但影響不大,,測試范圍很窄,。
隨著數(shù)字測試技術(shù)發(fā)展,融合數(shù)字定時和狀態(tài)分析的邏輯分析儀應用而生。從誕生開始,,邏輯分析儀往往給人三種印象:①價格昂貴,,操作麻煩;②對使用者的要求較高,;③與示波器功能大同小異,,只是多增加了通道和部分時序功能。實質(zhì)上現(xiàn)在邏輯分析儀和示波器既在融合,,也在測試原理上發(fā)生了較大的差異,;再加上IT技術(shù)發(fā)展,基于計算機接口技術(shù)和處理技術(shù)的采集式虛擬邏輯分析儀出現(xiàn),,邏輯分析儀已逐漸在降低成本,,走入普通研究室,邏輯分析儀和示波器一樣已逐漸成為基本的測試工具,。
邏輯分析儀是利用時鐘從測試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號的儀器,,最主要作用在于時序判定。由于邏輯分析儀不像示波器那樣有許多電壓等級,,通常只顯示兩個電壓(邏輯1和0),,因此設(shè)定了參考電壓后,邏輯分析儀將被測信號通過比較器進行判定,,高于參考電壓者為High,低于參考電壓者為Low,,在High與Low之間形成數(shù)字波形。例如:一個待測信號使用200MHz采樣率的邏輯分析儀,,當參考電壓設(shè)定為1.5V時,,在測量時邏輯分析儀就會平均每5ns采取一個點,超過1.5V者為High(邏輯1),,低于1.5V者為Low(邏輯0),,而后的邏輯1和0可連接成一個簡單波形,工程師便可在此連續(xù)波形中找出異常錯誤(bug)之處,。整體而言,,邏輯分析儀測量被測信號時,并不會顯示出電壓值,,只是High跟Low的差別,;如果要測量電壓就一定需要使用示波器。除了電壓值的顯示不同外,,邏輯分析儀與示波器的另一個差別在于通道數(shù)量,。一般的示波器只有2個通道或4個通道,而邏輯分析儀可以擁有從16個通道,、32個通道,、64個通道和上百個通道數(shù)不等,,因此邏輯分析儀具備同時進行多通道測試的優(yōu)勢。
根據(jù)硬件設(shè)備設(shè)計上的差異,,目前市面上邏輯分析儀大致上可分為獨立式(或單機型)邏輯分析儀和需結(jié)合電腦的PC-based卡式虛擬邏輯分析儀,。北京迪陽科技有限責任公司有著多年電子測試應用及研發(fā)的專業(yè)經(jīng)驗,根據(jù)邏輯分析儀和示波器的測量原理和使用功能上的差異.介紹二者之間的不同.,,獨立式邏輯分析儀是將所有的測試軟件,、運算管理元件以及整合在一臺儀器之中;卡式虛擬邏輯分析儀則需要搭配電腦一起使用,,顯示屏也與主機分開,。就整體規(guī)格而言,獨立式邏輯分析儀已發(fā)展到相當高標準的產(chǎn)品,,例如采樣率可達8GHz、通道數(shù)可擴充到300個通道以上,,存儲深度相對也高,,獨立式邏輯分析儀以往價格昂貴,從幾萬到數(shù)十萬人民幣不等,,一般用戶很少用得起,。最近臺灣OItek科技有限公司推出的OLA2032BTM獨立臺式EasyDebugTM邏輯分析儀,不超過2萬元人民幣經(jīng)濟性價格讓每個工程師都用得起,。尤其在數(shù)字電路教學中,,改變了以往老師為了降低成本使用虛擬邏輯分析儀進而產(chǎn)生的不直觀、麻煩等問題,,在同一個價格上,,我們可以把臺式獨立邏輯分析儀很輕松地拎起來?;谟嬎銠C接口的卡式虛擬邏輯分析儀,,以較小的成本提供了相應的性能,但是卡式虛擬邏輯分析儀也有很大缺點,,它需要配備電腦才能使用,,尤其數(shù)字測試中,工程師往往會陷入一堆PCB板中,,采用旋轉(zhuǎn)按鈕的儀器要比在屏幕上移動鼠標更加方便,。技術(shù)的發(fā)展也逐漸把示波器和邏輯分析儀的功能融合在一起,成為混合式的儀器(MSO),,也稱混合信號測試儀器,。邏輯分析儀與示波器比較如下,這樣我們就會知道什么情況下用邏輯分析儀或示波器了,。
邏輯分析儀與示波器比較
功 能 邏輯分析儀 示波器
檢測方法和范圍 利用時鐘脈沖采樣,,顯示觸發(fā)前后的邏輯狀態(tài) 顯示觸發(fā)前后掃描時間設(shè)定范圍內(nèi)波形
輸入通道 容易實現(xiàn)多通道(16或更多) 很難實現(xiàn)多通道
觸發(fā)方式 數(shù)字方式觸發(fā);多通道邏輯組合觸發(fā),容易實現(xiàn)與系統(tǒng)動作同步觸發(fā),;可以進行多極按順序觸發(fā),;具有驅(qū)動時域儀器的能力 模擬方式觸發(fā),高檔示波器具有數(shù)字方式觸發(fā),;根據(jù)特定輸入信號進行觸發(fā),,很難實現(xiàn)與系統(tǒng)動作同步觸發(fā);不能實現(xiàn)多級順序觸發(fā)
顯示方式 把輸入信號變換成邏輯電平后加以顯示,;顯示方式多樣,,有狀態(tài)、波形,、圖形,、助記符號等 原封不動地即時顯示輸入信號波形
MSO(mixed signal oscilloscope,混合信號示波器)從某種意義上說可以真正取代傳統(tǒng)的數(shù)字示波器,,因為MSO除了能夠顯示柱狀圖,、波形函數(shù)、FFT和眼圖之外,,同樣還具有模擬分析功能,,例如標準的時間與電壓測量功能,可以測量上升/下降時間,、頻率和過沖幅度,。MSO也具有基本的數(shù)字時序分析功能和深度存儲能力。
MSO非常適合兩種主要的測量應用:
包含較慢的模擬信號與較快的數(shù)字信號的真實混合信號環(huán)境,;
需要觀察總線上多個數(shù)字通道之間的時序關(guān)系,,同時要保證多個信號完整性的純數(shù)字測量環(huán)境。
現(xiàn)在的市場上有多種混合信號示波器,,但是如果系統(tǒng)地進行評估(參見圖1),,那么你不難選擇出最能夠滿足你測量要求的示波器。
MSO是一個混合測試儀器,,它結(jié)合了數(shù)字存儲示波器(DSO)的全部功能和邏輯分析儀的部分功能,,以及一些串行協(xié)議分析的功能。利用MSO,,您可以在同一個屏幕上觀察多路時間隊列模擬信號,,并行數(shù)字信號,以及串行解碼微波信號,。盡管今天很多傳統(tǒng)的示波器具有有限的觸發(fā)能力,,一些MSO包含成熟的串行觸發(fā)和協(xié)議解碼分析,是汽車電子系統(tǒng)調(diào)試的最佳選擇,。
相比與成熟的邏輯分析儀,,MSO 一般缺乏足夠的數(shù)字獲取通道,,而相對于串行協(xié)議分析儀,MSO 則缺乏較高的分析提取程度,。但是相比之下,,MSO的簡單使您能夠方便的使用,而避免邏輯分析儀和協(xié)議分析儀的復雜操作,。事實上,,MSO最主要得優(yōu)點就是它的使用模式。使用MSO和使用示波器十分相似,。由于MSO集中了大量的功能,,它比使用組合的測試方案,例如示波器與邏輯分析儀,,或者示波器與串行總線協(xié)議分析儀要方便的多,。一個好的MOS,例如DSO2902AG2,,是對用戶友好的,,它提供快速的波形刷新,包含串行觸發(fā)和分析,,操作起來與示波器十分相似,而不像操作邏輯分析儀或者協(xié)議分析儀那樣復雜,。