体验新一代测量与测试仪器 提升信号测量与电路分析水平 -AFG3000/DPO4000 体验与实践

1. 体验新一代测量与测试仪器 提升信号测量与电路分析水平 -AFG3000/DPO4000体验与实践

2. 交流议程 • 工欲善其事，必先利其器 • 熟悉您的DPO4000和AFG3000 • 示波器基本测量功能 • 使用示波器自动波形参数测量功能 • 如何精确测量脉冲参数 • 体验WaveInspector • 如何捕获大占空比信号 • 如何使用WaveInspector查找感兴趣的信号细节 • 如何使用WaveInspector查找电路中的故障 • 如何用好示波器的触发功能 • 新一代示波器作为潜入系统调试工具-串行总线译码

3. 熟悉你的DPO4000数字荧光示波器

4. 熟悉屏幕显示

5. 熟悉新的演示板

6. 连接演示板

7. 认识你的AFG3000 – 前面板 软功能按钮 回到主菜单按钮 波形函数选择按钮 运行模式选择按钮 波形参数选择按钮 数字键盘 杂项菜单

8. 认识你的AFG3000 – 前面板 外触发输入 电源开关 USB接口（U盘） 通道1 和通道2 信号输出 触发输出信号

9. 认识你的AFG3000 – 按钮和显示

10. 认识你的AFG3000 – 按钮和显示

11. 认识你的AFG3000 – 显示屏幕

12. 示波器基本测量 使用示波器自动波形参数测量功能 如何精确测量脉冲参数

13. 精确测量信号峰-峰值&频率 • 我们经常使用示波器测试波形的一些参数，如何能够合理的使用示波器对这些参数进行有效并精确的测量： • 幅度测量：峰－峰值、峰值、幅值、有效值等 • 时间测量：频率、周期、延迟、上升时间等

14. 精确测量信号峰-峰值&频率 • 产生2MHz，2V峰峰值正弦波 • 注意示波器阻抗切换到50欧姆 连接BNC电缆 打开电源

15. 产生标准函数 按正弦波，连续工作模式 打开输出

16. 产生标准函数 按“频率”按键， 使用键盘或者旋钮设置为2MHz 按“幅度”按键， 使用键盘或者旋钮设置为2Vpp

17. 产生标准函数 按“频率”按键， 使用键盘或者旋钮设置为2MHz 按“幅度”按键， 使用键盘或者旋钮设置为2Vpp

18. 您将在示波器上看到： DPO40000示波器 按AutoSet

19. 使用DPO4000自动测量 • 按下DPO4000 Measure选择测量CH1 • 选择峰-峰值&频率记下此时的测量值并与AFG3000设定的值进行比较 • 按下CH1黄色按钮,选择精细标度使用Multipurpose a调整时基至250mv/div • 按下Acquire选择平均至128次再记下此时的测量值并与AFG3000设定的值进行比较

20. 使用DPO4000自动测量

21. 产生脉冲信号测量上升时间 2 按Continuous连续工作模式 按Pulse 选择函数 为脉冲 1

22. 产生脉冲信号测量上升时间 3 4 脉冲幅度高电平1.5V， 低电平0V 5 频率设为2MHz 上升时间设为18ns 6 打开输出

23. 产生脉冲信号 - 设置时的屏幕显示 • 设脉冲频率为2MHz • 上升时间为30ns • 下降时间为18ns • 高电平1.5V • 低电平0V

24. 测量脉冲上升时间-DPO4000设置 • 按下DPO4000Default • 按下黄色CH1选择耦合将输入阻抗改为50欧姆 • 按下AutoSet,选择Measure选择上升时间并记下测试参数 • 将波形向下平移4格,按下CH1黄色按钮,选择精细标度使用Multipurpose a调整时基至190mv/div • 旋转Scale将时基设为10ns/div • 按下Acquire选择平均至128次并记下此时测量参数

25. 测量脉冲上升时间

26. 测量脉冲上升时间-比较测量效果

27. Tips1： 精确自动测量信号 • 总结： • 对于幅值的测试应尽量使波形占满垂直窗口的6格（DPO4000为8格） • 周期数尽量能看到6个周期 • 打开平均功能（这样可有效的减少外部噪声对测量值的影响） • 对于频率、周期等参数的测量 • 周期数尽量能看到6个周期 • 打开平均功能（这样可有效的减少外部噪声对测量值的影响） • 对于上升时间测量 • 应尽量使波形占满垂直窗口的6格（DPO4000为8格） • 尽可能拉开波形的上升沿 • 打开平均功能（这样可有效的减少外部噪声对测量值的影响）

28. 体验WaveInspector

29. 为什么要选择长存储示波器 • 在有源功率因数校正电路中 APFC SMPS • 改变脉宽，以在输出上保持恒定的电压 • 经过开关器件的电流会变化 电压 电流 PWM 信号 对50Hz工频供电来说，10ms的记录长度可以保证捕获所有开关变化

30. 记录长度 (样点数量) 记录时间 (秒) = 取样速率 (样点/秒) 如何确定DSO记录长度的参数 • 取样速率应该至少是测得的模拟信号带宽的5倍 • 一般在一个边沿上需要 5 - 8个样点; 100 ns转换至少要求 50 MS/s的取样速率 • 单次采集的记录时间与记录长度直接成正比

31. 20ms 记录长度 (样点数量) = 12.5 ns 1.6MB = 计算记录长度 • 为同时查看 50 Hz 线路信号 (一个周期)，和 100 ns (8个样点/边沿) 边沿的PWM信号 • 每条通道2MB记录长度 、1.25GSa/s取样速率的示波器可以满足这一要求

32. 长存储示波器应用 • 在后面的实验我们将进行一个大占空比的脉冲测试 • 信号特征：为单脉冲串，每个脉冲的宽度为几十个纳秒，脉冲间隔为1秒 • 我们可将该信号理解为激光脉冲串、雷达脉冲、数据串等 • 在该类型的测试中我们经常需要捕获完整的脉冲特征并测量两个脉冲或脉冲群之间的时间间隔 100ms 100ns

33. 使用示波器长存储 • 按下AFG3000 Default选择Pulse并在运行模式处选择Burst • 将脉冲宽度设为 100ns • 选择1个周期,按下更多1/2 将触发间隔改为100mS • 在DPO4000上按下Autoset,将时基设为1us/div观察此时的脉冲波形 • 将时基设为40ms/div,按下Intensity使用Multipurpose a将波形亮度调整为100%,观察此时的屏幕状况 • 按下Acquire分别选择记录长度100K、1M、10M分别比较此时屏幕状况 • 在10M状态下按下Run/Stop，按下Cursors使用光标测量两个脉冲间的时间间隔 • 使用Pan-Zoom将波形脉冲放大

34. 使用示波器长存储

35. 体验Wave Inspector • 专用前面板控制功能： • 缩放 • 平铺 • 播放 / 暂停 • 设置 / 清除标记 • 在标记之间导航 • 搜索和标记 • 强制外圈反馈 • 旋转得越远，速度越快 • 反向旋转旋钮，改变方向或减慢速度 • 异常直观 • 大大改善了几乎每个客户都会关注的操作便捷性!

36. 利用Wave-Inspector进行数字系统查障新的应用提出了新的测试要求利用Wave-Inspector进行数字系统查障新的应用提出了新的测试要求 • 串行总线 • PCI-E,XAUI,FC,USB… • 抖动和定时 • 时钟抖动 • 数据抖动 • 串行数据 • 眼图/实时眼图 • 预加重/去加重 • 跳变位眼图 • 非跳变位眼图 • BER • 调试 • Rj • Dj • 抖动分析和分离 • 并行总线 • PCI,DDR… • 抖动和定时 • 时钟抖动 • 数据抖动 • 传输延时 • 并行数据 • 多通道眼图测试 • 建立保持时间 • 调试 • 建立保持时间违规 • 总线竞争 • 亚稳态

37. 利用Wave-Inspector进行数字系统查障Signal Integrity 信号完整性 • SI（SIGNAL INTEGRITY），即信号完整性，是近几年发展起来的新技术。 • SI解决的是信号传输过程中的质量问题，尤其是在高速领域，数字信号的传输不能只考虑逻辑上的实现，物理实现中数字器件开关行为的模拟效果往往成为设计成败的关键。 Text-Book View of Digital Signals Real View of Digital Signals (analog) 1 1 1 Logic Signal Logic Signal 0 0 0 +5 Volt Supply +5 Volt Supply Ground Ground

38. SI应用的是传统的传输线、电磁学等理论，以及复杂的算法，解决以下几个方面的问题：SI应用的是传统的传输线、电磁学等理论，以及复杂的算法，解决以下几个方面的问题： *反射； *串扰； *过冲、振铃、地弹、多次跨越逻辑电平错误； *阻抗控制和匹配 *EMC； *热稳定性； *时序分析 *芯片封装设计； 。。。。。。 SI：新概念，旧方法

39. 影响信号完整性的因素 • 在高速情况下，传输线用分布参数的模型考虑 • 影响信号完整性的因素： PCB层设置、PCB材料影响传输线特性阻抗等 线宽、线长、线间距在高速、高密度PCB设计中的影响 温度、工艺等对设计参数的影响 器件工作频率、速度、驱动能力、封装参数等对信号质量的影响 多负载拓扑结构的影响 阻抗匹配 、负载 电源、地分割 趋肤效应 回流路径 接插件 过孔 电磁辐射 。。。。。。 可见，信号完整性设计的考虑因素是多方面的，设计中应把握主要方面，减少不确定性，以下是一些常见的信号完整性现象及其产生的原因简析：

40. 利用Wave-Inspector进行数字系统查障 • 假设一时钟信号每500个时钟周期出现一次毛刺等异常故障 • 我们可以将该信号理解为SI的问题，比如：阻抗不匹配，端接，反射导致的时钟信号毛刺 • 如何有效的使用示波器隔离并观察到该问题 • 若我们采集的时钟周期远大于500个时钟周期，如何确保示波器捕获隐藏其中的所有异常，并能够迅速的对其定位以及有效的放大其细节

41. 利用Wave-Inspector进行数字系统查障 • 您了解Wave-Inspector吗？ • 随着在每一代示波器中的记录变得越来越长，查看一次采集中捕获的所有数据所需的时间也变得越来越长。我们现在要处理几百万点的记录长度，代表着几千屏的信号活动。。例如，以5GS/s 速率捕获2 ms 的100 MHz 信号要求1000 万点的记录(2 ms 除以200 ps 取样间隔)。即使在较低的频率上，仍有许多应用要求长记录。捕获一帧NTSC(1/30秒间隔的两个场，取样速率为100 MS/s，以解析所有亮度信息)要求300 多万点(33 ms 除以10 ns)。在1Mb/sCAN 总线上捕获几秒的总线业务，诊断机电系统中的问题，可能要求1000 万点，以充分进行解析。这些应用及各种其它应用已经推动、且将继续推动对更长、更详细的数据捕获窗口的需求。作为类比，想象一下如果没有喜欢的搜索引擎、网络浏览器或收藏夹的帮助，却想找到您要找到的东西，这有点象大海捞针。直到现在，这一直是示波器用户在长记录长度示波器中所面临的问题。很明显，旧的解决方案不再能够奏效。

42. Wave-Inspector • 按Arb函数，按Edit按钮 • “读出自。。。” • 选择“USB” • 读取“Runt1” 信号，（内有幅度异常的时钟信号） • 将AFG3000信号频率设为2KHz

43. Wave-Inspector

44. Wave-Inspector • 按下Acquire选择记录长度为1M • 将时基设为200us/div • 按下Search，选择搜索为开 • 并选择将触发设置复制到搜索 • 旋转Pan-Zoom观察白色标记处波形 • 使用<-或->观察屏幕波形 • Search 菜单中还包括另外两个强大的、节约时间的功能：能够把触发设置复制到搜索中，及把搜索设定值复制到触发中。在希望搜索采集结果，查看捕获的数据中是否有其它触发事件发生时，可以把当前触发设定值复制到搜索菜单中。而当已经在数据中发现事件，想使用该事件作为触发标准重新采集新数据时，则可以把搜索设定值复制到触发菜单中。

45. Wave-Inspector

46. 利用Wave-Inspector进行数字系统查障 • 现代数字示波器可以捕获海量数据，这既是好事，也是坏事。您想要所有数据，正因如此，您需要使用示波器。但直到现在，在庞大的数据中找到所需的数据不亚于大海捞针，是一个非常耗时麻烦的过程。配有Wave Inspector的DPO4000系列为您提供了所需的功能，可以高效地满足您的需求，而这种效率是以前的示波器所不能想象的。

47. WaveInspector- 搜索建立保持触发 • 示波器Ch1探头接测试板FF Clock • Ch2探头接D Input • 示波器记录长度设为1M • 时基设为40us • Stop波形 • 打开搜索功能 • 建立时间设为800ps • 保持时间4ns

48. 示波器高级触发功能的使用 Runt 幅度异常脉冲触发 脉冲宽度触发 上升下降时间触发 建立保持触发 逻辑触发

49. 示波器高级触发功能的使用- Runt触发 • 示波器Ch1探头接测试板R. ANOM信号 • 示波器记录长度设为1M • Autoset • 触发类型选择Runt • 设置高低电平阈值

50. I2C的包头 I2C的包起始信息- SCL为高时，SDA发生从高到低的翻转