Применение осциллографов в составе систем автоматизированного тестирования

Ничто не может заменить многообразия измерительных возможностей, предлагаемых осциллографом. Для этого в системах автоматизированного тестирования часто используется дигитайзер с программной передней панелью осциллографа. Но хотя такой интерфейс и выглядит как передняя панель осциллографа, он не предоставляет всего функционала традиционного осциллографа, необходимого для выполнения диагностики.

Производительность настольного осциллографа в одном слоте PXI

Новые модульные осциллографы InfiniiVision M9241A (200 МГц), M9242A (500 МГц) и M9243A (1 ГГц, рис. 1) компании Keysight предлагают возможности и характеристики традиционных настольных осциллографов в формате модулей PXIe. Компания Keysight обладает более чем 60‑летним опытом выпуска высокопроизводительных осциллографов и применила эти знания для создания моделей PXIe, далеко выходящих за рамки простого объединения дигитайзера с осциллографическим программным обеспечением.

Рис. 1. Keysight M9243A представляет собой 2 канальный осциллограф с полосой пропускания 1 ГГц и расширенными возможностями визуализации и диагностики

Модульные осциллографы Keysight M924XA используют ту же высокопроизводительную технологию MegaZoom, что и популярные настольные устройства InfiniiVision 3000T серии X. Кроме того, они используют тот же оптимизированный интерфейс пользователя, поэтому работа с осциллографом M924XA на экране ПК ничем не отличается от работы с привычным традиционным осциллографом.

Средства визуализации сигналов

Осциллографы захватывают данные, обрабатывают их и выводят на экран в виде графиков для диагностики и анализа сигналов. На экране на рис. 2 показано несколько наложенных друг на друга сигналов. Разная яркость сигналов позволяет быстро определить ошибки, что и является основной целью визуализации. Однако для тех, кто пытается использовать дигитайзер с осциллографическим ПО, эта задача существенно затрудняется, и они часто остаются разочарованными ограниченными возможностями отображения сигналов.

Рис. 2. Если искаженный высокочастотный импульс появляется всего несколько раз в секунду, то для захвата и отображения такого сигнала необходима высокая скорость обновления сигналов на экране. Для дальнейшего выявления сигнала можно использовать расширенные возможности запуска

Модульные осциллографы компании Keysight преодолевают эти ограничения, предлагая лучшую в отрасли скорость обновления сигналов на экране (до 1 000 000 осциллограмм/с), которая позволяет захватывать мельчайшие подробности сигналов. Кроме того, осциллографы могут задавать условия запуска на основе отображаемой на экране сигнальной информации за счет функции запуска по выделенной области. Если на экране осциллографа отображено событие, то можно легко задать запуск по нему, очертив вокруг него прямоугольник мышью или пальцем (на сенсорном экране) и выбрав нужную функцию запуска (рис. 3).

Рис. 3. Для выявления сигналов с искаженным фронтом достаточно очертить прямоугольник вокруг интересующей области и выбрать пункт must intersect («должен пересекать»)

Сокращение объема регистрируемых данных

Дигитайзерам с осциллографическим ПО часто приходится регистрировать большие объемы данных, поскольку они не имеют возможности соответствующим образом выделить нужный сигнал в режиме реального времени. В итоге большой объем данных переносится в контроллер для дальнейшего анализа в надежде, что полезный сигнал все-таки был захвачен.

Осциллографы решают эту проблему, предлагая инструменты, способные захватывать данные выборочно, выполняя захват и анализ данных на основе расширенной параметрической информации (искажение импульсов, длительность положительного или отрицательного перепада, условия установки и удержания и т. п.). Это позволяет выделять полезные сигналы, а затем использовать средства измерения и анализа для определения параметров сигнала. Причем иногда интерес могут представлять не сами данные, а число событий, содержащих нужную информацию.

Интеграция инструментов

Хотя осциллографические функции являются основным достоинством модульных осциллографов серии Keysight M924XA, возможности анализа ими не ограничиваются. Встроенный генератор сигналов произвольной формы частотой до 20 МГц способен формировать сигналы для подачи на исследуемые схемы, позволяя захватывать, редактировать и воспроизводить их. Кроме того, генератор предлагает быстрый и простой способ интеграции дополнительных стандартных сигналов.

Анализаторы протокола редко интегрируются в модульные приборы, но осциллографы серии M924xA оснащены этой функцией (рис. 4). Они содержат множество расширенных возможностей для запуска по сигналам последовательных шин и их декодирования. С чем бы ни приходилось работать инженеру — с внутрисхемными коммуникационными линиями или с военными каналами связи, — полнофункциональный анализатор протоколов позволяет определять информационные пакеты для запуска и затем декодировать сигналы в соответствии с коммуникационным протоколом.

Рис. 4. Расширенные средства анализа протокола позволяют декодировать сигналы последовательных шин и анализировать события. Здесь показан подсчет ошибок CRC в автомобильной последовательной шине CAN

Как уже говорилось, иногда требуется лишь подсчитать число определенных событий. Все события запуска осциллографа можно легко подать на соответствующий счетчик или сумматор. Универсальный счетчик можно использовать в качестве 8‑разрядного частотомера или счетчика событий, при этом скорость его работы существенно превышает скорость обновления экрана и может достигать 25 млн событий/с.

Маска сигнала

Функция тестирования по маске может применяться для разбраковки типа «годен/не годен» в условиях производства или для выявления редких аномалий сигнала. Ранее для проведения анализа в режиме реального времени системы автоматизированного тестирования часто требовали специализированных ПЛИС. Новые модульные осциллографы компании Keysight оснащены мощной аппаратной функцией тестирования по маске, которая может выполнять до 270 000 сравнений/с. Кроме того, они позволяют легко создавать маску по ранее захваченному образцовому сигналу. Затем осциллографы предоставят отчет о результатах испытаний, содержащий число нарушений маски или такой показатель, как «шесть сигма».

Пробники

Качество анализа сигнала определяется качеством пробников, которые используются для регистрации этого сигнала. Компания Keysight предлагает широкий ассортимент пробников для модульных приборов, которые поддерживают множество различных приложений. Помимо стандартного набора пассивных пробников напряжения, Keysight выпускает высокотемпературные пробники, токовые пробники высокой чувствительности, пробники больших токов, высоковольтные пробники и пробники шин питания.

Следует особо отметить пробники шин питания, которые поддерживают большие смещения, обладают малым шумом, коэффициентом передачи 1:1 и высоким входным сопротивлением, что очень важно для точного измерения цепей питания.

Ценность осциллографов для систем автоматизированного тестирования

Системы автоматизированного тестирования часто создают большую нагрузку на программное обеспечение (и программистов), которому приходится выполнять точный анализ, когда на стадии разработки многие параметры все еще уточняются или определяются эксплуатационные характеристики исследуемой системы. Осциллограф является популярным универсальным прибором для проверки параметров исследуемой системы, и его интеграция в систему автоматизированного тестирования способна улучшить ее эксплуатационные характеристики. Осциллограф может оказаться мощным инструментом, повышающим доступность системы за счет улучшения калибровки и поддержки интерактивной диагностики.