Oscilloscoop en logische analysator op basis van microcontrollersysteem

Update: 6 augustus 2023

"De mixed signal oscilloscoop (MSO) is het "technische" Zwitserse zakmes van iedereen geworden. Waarom heeft iemand een extra logica-analysator nodig? Nu ligt de prijs van MSO's met bemonsteringsfrequenties in het GHz-bereik en 8 of meer digitale lijnen ver onder de 3,000 dollar, en sommige zelfs onder de 1,000 dollar. Daarom hebben veel mensen in de elektronica-industrie de afschaffing van logische analysers als een op zichzelf staand apparaat aangekondigd.

"

De mixed signal oscilloscoop (MSO) is het "technische" Zwitserse zakmes van iedereen geworden. Waarom heeft iemand een extra logica-analysator nodig? Nu ligt de prijs van MSO's met bemonsteringsfrequenties in het GHz-bereik en 8 of meer digitale lijnen ver onder de 3,000 dollar, en sommige zelfs onder de 1,000 dollar. Daarom hebben veel mensen in de elektronica-industrie de afschaffing van logische analysers als een op zichzelf staand apparaat aangekondigd.

Tegenwoordig is het niet verwonderlijk dat oscilloscopen met gemengd signaal te vinden zijn in de meeste elektronische technische laboratoria. Ze zijn veelzijdig, redelijk geprijsd en zijn een essentieel hulpmiddel geworden voor elke ingenieur die elektronische systemen test, debugt of verifieert. In feite is dit misschien het enige instrument dat de meeste elektronische ingenieurs zullen moeten gebruiken, of het kan 90% van hun laboratoriumtijd worden gebruikt. Daarom is het verstandig om een ​​deel van het initiële engineering- of testlaboratoriumbudget te besteden aan MSO. Maar betekent dit dat een logic analyzer (LA) niet meer nodig is?

Oscilloscoop en logische analysator

Digitale oscilloscopen en logische analysatoren zijn gebaseerd op bemonstering technologie. De gemeten waarde van het signaal (meestal spanning) wordt omgezet in een digitale waarde door een high-speed analoog-naar-digitaal omvormer (ADC) en opgeslagen in het geheugen met een vast tijdsinterval bepaald door de bemonsteringsklok van het instrument.

Zie een logische analysator als een oscilloscoop met 1-bit verticale resolutie op alle kanalen. Het geeft het signaal weer als een logische (binaire) waarde op basis van of de gemeten spanning hoger of lager is dan een conventioneel spanningsniveau dat "drempel" wordt genoemd. Dit is het eerste fundamentele verschil tussen een oscilloscoop en een logische analysator.

Een ander fundamenteel verschil tussen een oscilloscoop en een logische analysator is de manier waarop de bemonsterde waarde wordt weergegeven. In de meest voorkomende werkingsmodus is een oscilloscoop in wezen een apparaat dat herhaaldelijk een gebeurtenisvenster van een bepaalde lengte (gedefinieerd door het totale geheugen) kan vastleggen en een deel van de weergave op het scherm kan vernieuwen. scherm. Veel oscilloscopen simuleren "persistentie" door meerdere vastgelegde vensters op de tonen en het moduleren van de intensiteit van schermpixels.

De logische analysator wordt voornamelijk gebruikt voor enkelvoudige opname (zonder overlappende continue opname) en analyseert de reeks gebeurtenissen die soms 100 digitale signalen overschrijden voor en na de triggergebeurtenis.

De komst van op microcontrollers gebaseerde systemen vereiste de creatie van tools zoals logische analysers. Eerst moet je naar de digitale bus kijken, dus je hebt twee of meer kanalen nodig. Ten tweede moet u de werkmodus van de logica bekijken circuit in de vorm van binaire waarden, dat wil zeggen het signaal dat wordt gezien tijdens de bemonsteringsgebeurtenis van het circuit. In de loop van de tijd zijn logische analysatoren geëvolueerd tot "pure" instrumenten die sommige analoge metingen kunnen uitvoeren, zoals het controleren van drempelniveaus, het detecteren van glitches en het verifiëren of het signaal voldoet aan bepaalde invoer- en uitvoernormen.

"Realtime", echt?

Het is heel gebruikelijk om te horen dat de real-time weergavefunctie het belangrijkste verschil is tussen een oscilloscoop en een logische analysator. In feite kan het automatisch vernieuwen van het scherm ervoor zorgen dat gebruikers ten onrechte denken dat ze de gegevens zullen zien zoals ze verschijnen. De verversingssnelheid van het oscilloscoopscherm is echter niet zo snel als het oog in werkelijkheid ziet. In de meeste gevallen wordt de logic analyzer (LA) gebruikt door eerst de gegevens vast te leggen en vervolgens te analyseren. De herhaaltriggerfunctie van de logische analysator kan ook de weergave vernieuwen op basis van terugkerende triggergebeurtenissen. De weergave en presentatie van gegevens in digitale oscilloscopen en LA zijn inderdaad anders, maar in wezen werken deze twee tools door het signaal te bemonsteren en de monsters in het geheugen op te slaan.

MSO = oscilloscoop + logische analysator?

Nou, vooral. Gemengde signaaloscilloscopen hebben analoge kanalen (meestal 2 tot 4) en digitale kanalen (meestal 8 tot 16). Op deze twee soorten kanalen worden de gegevens gesampled met de maximale bemonsteringsfrequentie van de MSO (meestal 1GHz). De bemonsteringsklok wordt meestal intern gegenereerd door de MSO. Met andere woorden, de referentietijdbasis die voor de bemonstering wordt gebruikt, is niet gerelateerd aan de gegevens. Dit is de zogenaamde “timinganalyse”. Voor digitale kanalen wordt natuurlijk de verticale signaalresolutie van de logische analysator teruggebracht tot 1 bit.

MSO kan bepaalde functies uitvoeren die traditioneel zijn voorbehouden aan LA:

De mixed signal oscilloscoop (MSO) is het "technische" Zwitserse zakmes van iedereen geworden. Waarom heeft iemand een extra logica-analysator nodig? Nu ligt de prijs van MSO's met bemonsteringsfrequenties in het GHz-bereik en 8 of meer digitale lijnen ver onder de 3,000 dollar, en sommige zelfs onder de 1,000 dollar. Daarom hebben veel mensen in de elektronica-industrie de afschaffing van logische analysers als een op zichzelf staand apparaat aangekondigd.

Tegenwoordig is het niet verwonderlijk dat oscilloscopen met gemengd signaal te vinden zijn in de meeste elektronische technische laboratoria. Ze zijn veelzijdig, redelijk geprijsd en zijn een essentieel hulpmiddel geworden voor elke ingenieur die elektronische systemen test, debugt of verifieert. In feite is dit misschien het enige instrument dat de meeste elektronische ingenieurs zullen moeten gebruiken, of het kan 90% van hun laboratoriumtijd worden gebruikt. Daarom is het verstandig om een ​​deel van het initiële engineering- of testlaboratoriumbudget te besteden aan MSO. Maar betekent dit dat een logic analyzer (LA) niet meer nodig is?

Oscilloscoop en logische analysator

Digitale oscilloscopen en logische analysatoren zijn gebaseerd op bemonsteringstechnologie. De gemeten waarde van het signaal (meestal spanning) wordt omgezet in een digitale waarde door een snelle analoog-naar-digitaalomzetter (ADC) en opgeslagen in het geheugen met een vast tijdsinterval dat wordt bepaald door de bemonsteringsklok van het instrument.

Zie een logische analysator als een oscilloscoop met 1-bit verticale resolutie op alle kanalen. Het geeft het signaal weer als een logische (binaire) waarde op basis van of de gemeten spanning hoger of lager is dan een conventioneel spanningsniveau dat "drempel" wordt genoemd. Dit is het eerste fundamentele verschil tussen een oscilloscoop en een logische analysator.

Een ander fundamenteel verschil tussen een oscilloscoop en een logische analysator is de manier waarop de bemonsterde waarde wordt weergegeven. In de meest gebruikelijke werkingsmodus is een oscilloscoop in wezen een apparaat dat herhaaldelijk een gebeurtenisvenster van een bepaalde lengte (gedefinieerd door zijn totale geheugen) kan vastleggen en een deel van zijn weergave op het scherm kan vernieuwen. Veel oscilloscopen simuleren "persistentie" door meerdere vastgelegde vensters op het scherm te plaatsen en de intensiteit van schermpixels te moduleren.

De logische analysator wordt voornamelijk gebruikt voor enkelvoudige opname (zonder overlappende continue opname) en analyseert de reeks gebeurtenissen die soms 100 digitale signalen overschrijden voor en na de triggergebeurtenis.

De komst van op microcontrollers gebaseerde systemen vereiste de creatie van tools zoals logische analysers. Eerst moet je naar de digitale bus kijken, dus je hebt twee of meer kanalen nodig. Ten tweede is het noodzakelijk om de werkmodus van het logische circuit te bekijken in de vorm van een binaire waarde, dat wil zeggen het signaal dat wordt gezien tijdens de bemonsteringsgebeurtenis van het circuit. In de loop van de tijd zijn logische analysatoren geëvolueerd tot "pure" instrumenten die sommige analoge metingen kunnen uitvoeren, zoals het controleren van drempelniveaus, het detecteren van glitches en het verifiëren of het signaal voldoet aan bepaalde invoer- en uitvoernormen.

"Realtime", echt?

Het is heel gebruikelijk om te horen dat de real-time weergavefunctie het belangrijkste verschil is tussen een oscilloscoop en een logische analysator. In feite kan het automatisch vernieuwen van het scherm ervoor zorgen dat gebruikers ten onrechte denken dat ze de gegevens zullen zien zoals ze verschijnen. De verversingssnelheid van het oscilloscoopscherm is echter niet zo snel als het oog in werkelijkheid ziet. In de meeste gevallen wordt de logic analyzer (LA) gebruikt door eerst de gegevens vast te leggen en vervolgens te analyseren. De herhaaltriggerfunctie van de logische analysator kan ook de weergave vernieuwen op basis van terugkerende triggergebeurtenissen. De weergave en presentatie van gegevens in digitale oscilloscopen en LA zijn inderdaad anders, maar in wezen werken deze twee tools door het signaal te bemonsteren en de monsters in het geheugen op te slaan.

MSO = oscilloscoop + logische analysator?

Nou, vooral. Gemengde signaaloscilloscopen hebben analoge kanalen (meestal 2 tot 4) en digitale kanalen (meestal 8 tot 16). Op deze twee soorten kanalen worden de gegevens gesampled met de maximale bemonsteringsfrequentie van de MSO (meestal 1GHz). De bemonsteringsklok wordt meestal intern gegenereerd door de MSO. Met andere woorden, de referentietijdbasis die voor de bemonstering wordt gebruikt, is niet gerelateerd aan de gegevens. Dit is de zogenaamde “timinganalyse”. Voor digitale kanalen wordt natuurlijk de verticale signaalresolutie van de logische analysator teruggebracht tot 1 bit.

MSO kan bepaalde functies uitvoeren die traditioneel zijn voorbehouden aan LA: