Teknik PCB - Lokasi pantas masalah integriti isyarat dalam desain sirkuit kelajuan tinggi

Dalam rancangan sirkuit kelajuan tinggi, kaedah tradisional untuk mencari masalah integriti isyarat adalah menggunakan pemicu perkakasan untuk mengisolasi peristiwa, dan/atau menggunakan teknologi pemilihan dan penyimpanan dalam untuk menangkap peristiwa, dan kemudian mencari masalah. Sebagaimana kelajuan dan kompleksiti sistem sirkuit prestasi tinggi terus meningkat, keterangan menggunakan osciloskop untuk mencari masalah integriti isyarat secara perlahan-lahan menjadi terkenal.

Dengan muncul teknologi lokasi peristiwa baru, situasi ini akan berubah. Akhirnya, sistem lokasi peristiwa yang berkuasa ini akan membantu jurutera merancang mencari masalah integriti isyarat dengan cepat dan mudah.

Kaedah lokasi masalah integriti isyarat tradisional

Kaedah pemicu dan penyimpanan perisian tradisional mempunyai dua keuntungan besar dalam mencari masalah integriti isyarat.

Pertama-tama, tiada masa mati bila menggunakan pemicu perkakasan untuk mengunci peristiwa berkaitan. Sistem pemicu perkakasan akan menjaga sistem pembelian oscilloscope berjalan sehingga peristiwa sasaran ditemui. Apabila peristiwa sasaran dikunci, sirkuit pemicu perkakasan akan memicu untuk menyelesaikan kerja pemilihan data bagi osciloskop, dan peristiwa akan dipaparkan di tengah skrin pada masa yang sama. Kaedah ini memang sangat selesa.

Kedua, menggunakan teknologi pemilihan dan penyimpanan dalam, pengguna tidak perlu tahu jenis masalah integriti isyarat yang dihadapi oleh sistem sasaran. Mereka hanya perlu tetapkan osciloskop ke mod penyimpanan maksimum, dan tetapkan mod pemicu ke pemicu pinggir atau juga pemicu automatik, dan kemudian biarkan osciloskop hanya mula berjalan. Ossiliskop akan menangkap gambar skrin relatif panjang untuk melaksanakan sistem sasaran, dan kemudian pengguna boleh menganalisis data ini pada bila-bila masa untuk menentukan sama ada ada peristiwa bermasalah. Teknik ini juga dipanggil teknik "menelan dan wallow".

Kaedah ini menggunakan oscilloscope untuk mengesahkan reka-reka sangat efektif dan telah berada dalam masyarakat reka-reka elektronik. Tetapi dibandingkan dengan teknologi yang muncul dalam industri ujian/ukuran, pendekatan ini mempunyai banyak keterangan.

Kaedah baru untuk mencari masalah integriti isyarat

Kaedah baru untuk mencari masalah integriti isyarat adalah perisian pengenalan peristiwa. Perisian pengenalan peristiwa adalah jenis perisian cerdas. Perisian ini imbas bentuk gelombang yang ditangkap oleh oscilloscope untuk mencari pelbagai masalah integriti isyarat atau peristiwa dengan masalah isyarat. Kaedah ini tidak mempunyai ciri "tiada masa mati" kaedah pemicu perkakasan. Ini kerana terdapat masa "mati" inherent apabila pos-memproses data yang ditangkap sebelumnya, dan ia tidak mempunyai "julat lebar" disediakan oleh teknologi pencegahan dan penyimpanan dalam. Kemampuan untuk menyelamatkan dan menyelidiki. Tetapi perisian pengenalan peristiwa mempunyai beberapa keuntungan unik seperti berikut, yang menarik lebih dan lebih pengguna oscilloscope.

1. Pemantauan bersamaan peristiwa berbilang: Kaedah pemicu perkakasan hanya boleh mengenalpasti satu peristiwa yang bermasalah, dan sirkuit pemicu perkakasan ditetapkan untuk memicu apabila peristiwa tertentu berlaku, yang pada dasarnya menghapuskan kemungkinan pemantauan peristiwa berbilang pada masa yang sama. Perisian pengenalan peristiwa tidak terpengaruh oleh keterangan ini. Perisian boleh diprogram untuk imbas 5 peristiwa pada mana-mana saluran atau saluran berbilang pada masa yang sama. Ini boleh mengurangi masa yang diperlukan untuk secara perlahan-lahan mengurangi julat penyebab potensi masalah integriti isyarat dan mengisolasi peristiwa berkaitan rumit.

2. Cari situasi di mana peristiwa yang sama berlaku berbilang kali: Sirkuit pemicu perkakasan hanya boleh mengenalpasti satu peristiwa per tangkapan. Sebenarnya, sebelum atau selepas peristiwa dipisahkan oleh perkakasan, peristiwa akan muncul berulang kali, tetapi kaedah pemicu perkakasan tidak dapat mencari peristiwa berulang-ulang ini. Perisian pengenalan peristiwa boleh melakukan ini, ia boleh mencari semua peristiwa yang ditangkap oleh memori bentuk gelombang. Oleh itu, jurutera rancangan tidak hanya dapat mencari kegagalan pertama, tetapi juga kegagalan kedua dan ketiga.

3. Navigasi peristiwa: Bila pengguna telah menangkap bentuk gelombang panjang melalui penyimpanan dalam, langkah berikutnya adalah kerja manual yang sangat membosankan dan cenderung-ralat, iaitu untuk memainkan semula bentuk gelombang ini, periksa setiap segmen bentuk gelombang, dan cari masalah integriti isyarat yang berpotensi. Teknologi koleksi dan penyimpanan dalam boleh mengumpulkan maklumat pada 10,000 skrin. Ia tidak praktik untuk meninjau semua maklumat ini secara manual. Menghantar data osciloskop ini ke pengawal dan menulis perisian tersendiri untuk menganalisis data ini juga tidak realistik dan memakan masa. Apabila perisian pengenalan peristiwa telah mengenalpasti semua kejadian peristiwa sasaran, ia boleh tukar balik dan balik diantara kejadian berbilang menggunakan kekunci kawalan pemain DVD yang intuitif. Figure 1 adalah contoh ujian menggunakan osciloskop Agilent DSO81304B.

Figur 1: Bar navigasi (bahagian bawah skrin) boleh bergerak secara automatik ke mana-mana satu daripada hingga 5 peristiwa yang berbeza (dalam mana-mana satu daripada empat saluran osciloskop). Ossiliskop dalam figur mencari perbezaan dalam lebar denyut antara dua saluran yang ditabel Ax dan Bx.

4. Mengenalpasti peristiwa berbilang: Sistem pemicu perkakasan biasa boleh mengisolasi kira-kira 10 jenis peristiwa berbeza atau mod pemicu. Tetapi mengembangkan mod pemicu perkakasan baru sangat bermasalah untuk penghasil oscilloscope, memerlukan banyak sumber pembangunan dan biaya produksi IC mahal. Sebagai perbandingan, biaya pembangunan perisian pengenalan peristiwa akan jauh kurang. Perisian pengenalan peristiwa semasa boleh mengisolasi mana-mana peristiwa yang boleh diukur dengan pengukuran bentuk gelombang (oscilloscopes modern boleh melakukan pengukuran bentuk gelombang lebih dari 30), dan juga boleh mencari peristiwa masalah seperti pinggir bukan-monotonik disebabkan oleh terminal isyarat yang salah. Ia hampir mustahil untuk menggunakan sirkuit pemicu perkakasan untuk memicu fenomena bentuk gelombang kecil seperti pinggir bukan monotonik.

5. Mengenalpasti kelajuan peristiwa: Kelajuan sirkuit pemicu perkakasan terpengaruh oleh kelajuan transistornya, dan ia menggunakan teknologi analog. Sekarang sirkuit pemicu perkakasan paling tinggi boleh mencapai sebanyak pemicu lebar denyut 300ps (atau gangguan denyut), dan pemicu siri 3.25Gbps (pemicu siri). Walaupun indikator-indikator ini sangat baik, kelajuan sirkuit pemicu perkakasan masih tidak dapat menyimpan kelajuan lebih dari 8.5Gbps sistem atas hari ini. Perisian pengenalan peristiwa hanya terbatas oleh kadar pengambilan sampel oscilloscope, dan pada dasarnya menggunakan teknologi digital. Kadar pengambilan sampel bagi osciloskop ketua industri adalah setinggi 40GSps, dan kelajuan pengenalan peristiwa melalui sistem pengenalan perisian adalah jauh lebih cepat daripada mod pemicu perkakasan. Teknologi baru boleh mengamati peristiwa dengan lebar denyut 70ps, dan kelajuan pencarian urutan boleh mencapai 8.5Gbps (lihat contoh ujian isyarat kelajuan tinggi lain yang dipaparkan dalam Figur 2).

Figure 2: Perisian Agilent InfiniiScan boleh mengenalpasti masa naik ultra-pantas 36ps antara Ax dan Bx disebabkan oleh gangguan antar-simbol (ISI) denyutan satu bit.

6. Resolusi peristiwa yang membezakan: Resolusi masa sirkuit pemicu perkakasan relatif rendah. Menurut peristiwa pemicu yang berbeza, ciri-ciri isyarat bentuk gelombang, dan aktiviti bentuk gelombang khusus yang membawa kepada peristiwa pemicu, resolusi adalah kira-kira puluh atau bahkan ratusan piko saat. Apabila beberapa indikator yang lebih tepat perlu diukur, resolusi ini tidak lagi boleh memenuhi keperluan (iaitu, ralat palsu boleh berlaku). Kerana pengenalan perisian perisian adalah pemprosesan isyarat digital, teknologi DSP seperti algoritma interpolasi titik sampel 1 hingga 16 boleh digunakan untuk meningkatkan resolusi peristiwa secara efektif. Pemeriksaan kadar laluan peristiwa boleh ditambah ke aras piko saat. Figure 2 menunjukkan bentuk gelombang apabila oscilloscope mengenali pinggir naik 36ps.

7. Melihat boleh diasingkan: Aspek paling menarik perisian pengenalan peristiwa adalah fungsi "Pencari Zon". Banyak pengguna oscilloscope akan melihat isyarat intermittent berkedip pada skrin, tetapi ia terlalu lewat untuk menekan butang berhenti untuk menguncinya. Biasanya dalam kes ini, pengguna akan tetapkan oscilloscope ke mod pencegahan tunggal, dan kemudian terus menekan kekunci pemicu tunggal (kadang-kadang ia perlu ditekan banyak kali) untuk menangkap peristiwa secara efektif. Dalam kebanyakan kes, hasil ini hanya akan membuat jari anda sakit. Pengesan kawasan membolehkan pengguna melukis kawasan pada skrin. Pengguna boleh mengamati isyarat yang bergerak di kawasan ini. Apabila bentuk gelombang isyarat ini bersinar di kawasan ini lain kali, oscilloscope akan secara automatik berhenti dan papar bentuk gelombang dengan jelas. . Gambar 3 menunjukkan contoh dengan dua kawasan. Ciri-ciri ini biasanya sangat berguna.

Figur 3: Fungsi penemui selang boleh mengisolasi kawasan pertama (kawasan kuasa dua di sudut kiri atas) yang belum dimasukkan, sementara pada masa yang sama bentuk gelombang kawasan kedua (kawasan kuasa dua di kedudukan tengah bawah) diperlukan. Ossilioskop dalam angka boleh dengan cepat mengisolasi satu bit "1" dengan tiga bit "0" di hadapan.

8. Segerakkan dengan pemicu perkakasan: Melalui mekanisme lambat boleh diprogram, perisian pengenalan peristiwa boleh digunakan bersama dengan mekanisme pemicu perkakasan. Dengan kata lain, kaedah ini boleh menangkap perisian-ditakrif perisian perisian yang berlaku apabila perisian perkakasan ditakrif tertunda untuk tempoh tertentu. Perisian dan sistem kombinasi perkakasan ini boleh menghasilkan pengurus pemicu, atau perkakasan boleh digunakan untuk hadapi bentuk gelombang yang akan diperiksa oleh perisian, dengan itu meningkatkan efisiensi.

Perisian pengenalan peristiwa adalah tambahan yang berkesan untuk pemicu perkakasan tradisional atau kaedah pencegahan dan penyimpanan dalam untuk mengenalpasti masalah integriti isyarat. Apabila osciloskop tidak mempunyai masalah "masa mati", iaitu, apabila frekuensi peristiwa lebih besar daripada sekali per saat (satu saat adalah masa yang panjang untuk sirkuit kelajuan tinggi), teknologi baru perisian pengenalan peristiwa akan menjadi menempatkan salah satu alat yang paling efektif dan fleksibel untuk isu integriti isyarat dalam rancangan elektronik.