Messtechnik Bild 7:
Messtechnik Bild 7: Darstellung einer Flanke mit einer tatsächlichen Anstiegszeit von 85 ps auf einem 6-GHz-DPO Bild 8: Übersprecheffekte können mithilfe von zeitkorrelierten digitalen und analogen Darstellungen auf demselben Bildschirm schnell ermittelt werden • Pulscharakteristika einschließlich Glitches, Ereignisse mit niedriger Amplitude und Bedingungen mit gleicher Breite • Verletzungen der Setup-and- Hold-Zeit • serielle digitale Hochgeschwindigkeits-Bitmuster All diese Triggerarten können Ingenieuren zunächst beim Erkennen und später beim Analysieren von Problemen mit der Signalintegrität helfen. Es gibt auch verschiedene Kombinationen aus Spannung-, Timingund Logiktriggern sowie Spezialtrigger. Tastkopflösungen für Oszilloskope Noch wichtiger als der Logikanalysator-Tastkopf ist der Oszilloskop-Tastkopf, der möglichst die volle Bandbreite des Messgeräts an den Prüfpunkt bringen soll. Doch jeder Tastkopf besitzt in erster Linie einen Widerstand und eine Kapazität. Die daraus resultierende Last kann die Messergebnisse verfälschen. In Bild 5 sieht man die Belastungseffekte des Tastkopfes bei einem typischen Hochgeschwindigkeitssignal (erdbezogener 250-mV-Schritt mit einer Anstiegszeit von ~200 ps). Der Bildschirm zeigt dasselbe Signal – mit und ohne Last auf einem 4-GHz-Oszilloskop. Durch den Tastkopf wurde das System mit dem Originalsignal (weißer Kurvenzug) wie durch den grünen Kurvenzug dargestellt belastet und dadurch in der Scope-Darstellung die vordere Kurvenkante etwas verschliffen. Die Tastkopf-Eingangscharakteristika können tatsächlich Probleme beim Messen der Signalintegrität hervorrufen. Man könnte beispielsweise glauben, dass der Bus selbst zu einer Verschlechterung der Anstiegszeit führt und Logikfehler verursacht. Durch Umschaltung auf einen Tastkopf mit niedrigerer Kapazität wird dann deutlich, dass die Anstiegszeit durch den Bus gar nicht beeinträchtigt wird. Der Logikfehler entsteht durch das Messen mit dem Tastkopf! Eine neue Generation von Oszilloskop-Tastköpfen mit extrem niedriger Kapazität ist die Antwort auf diese Probleme bei Hochgeschwindigkeitsmessungen. Mit einer Bandbreite von 6 GHz, sehr kurzen Tastkopfspitzen-Leitungslängen und einer Eingangskapazität unter 0,5 pF bewahren diese neuen Tastköpfe die Integrität des Signals wesentlich besser. Nur ein Tastkopf mit niedriger Kapazität und äußerst kurzer Tastkopfspitzen- und Masseleitungslänge ist ein Garant dafür, dass die Bandbreite des Oszilloskops nicht ungenutzt bleibt. Weiter sei auf die Beziehung zwischen der Eigenanstiegszeit eines Systems und seiner Bandbreite hingewiesen. Falls die Übertragungskurve die eines einfachen RC-Tiefpasses ist, wie bei allen analogen Scopes der Fall, gilt: Anstiegszeit = 0,35/ Bandbreite. ein solches System mit 3,5 GHz Bandbreite hätte also eine Anstiegszeit von 100 ps, gemessene Signale müssen deutlich geringere Anstiegszeiten haben, um korrekt abgebildet zu werden. Bei digitalen Scopes ist diese Beziehung nur ein grobes Richtmaß, man konsultiert die Unterlagen bzw. ermittle das Kleinsignal-Übertragungsverhalten experimentell. Um das Thema Bandbreite und Sprungantwort zu verdeutlichen, bringen die Bilder 6 und 7 die Ergebnisse realer Messungen, die bestätigen, dass die Bandbreite die angezeigten Ergebnisse in nicht unerhebliche Maße beeinflussen kann. Die Praxis lehrt: Ein Oszilloskop mit einer Bandbreite, die das Drei- bis Fünffache der höchsten vorkommenden Messfrequenz beträgt, ist das richtige Messgerät zur Fehlerbehebung in Sachen Signalintegrität. Integrierte Logikanalysatoren und Oszilloskope Sowohl der Logikanalysator als auch das DSO sind leistungsstarke Messmittel zur Fehlerbehebung bei Signalintegritätsproblemen. Durch die neusten Fortschritte bei der Integration konnte die Leistung dieser beiden Einzelgeräte um ein Vielfaches gesteigert werden. Neue integrierte Tools ermöglichen den Anschluss eines DSOs (das den analogen Bandbreiteanforderungen des Messobjektes entspricht) an einen Logikanalysator (mit entsprechender Kanalzahl, Speichertiefe und Abtastrate), um sowohl den analogen als auch den digitalen Messanforderungen zu entsprechen. Die miteinander verbundenen Messgeräte arbeiten dann nahtlos wie eine Einheit. Auf dem Bildschirm des Logikanalysators werden sowohl die digitalen Größen als auch die vom Oszilloskop aufgezeichneten Signale dargestellt, und zwar zeitkorreliert. Bild 8 zeigt beispielsweise vier verschiedene Ansichten derselben Signale. Die oberen beiden sind 4- bzw. 8-Bit-Bus-Darstellungen. Die nächsten beiden Signale stammen von Signalleitungen, die Teil der beiden Busse sind. Die roten Markierungen kennzeichnen immer die Positionen von Glitches. Die nächsten beiden Kurven zeigen diese Signale mit einer hohen Zeitauflösung, die erkennen lässt, dass die Glitches mit den vorderen Flanken des anderen 16 hf-praxis 8/2018
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