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易經(jīng)入門書范文第1篇

1、引言

數(shù)字系統(tǒng)重點是考察信號高于或低于某一門限電平值，以及這些數(shù)字信號與系統(tǒng)時間之間的相對關(guān)系。六十年代后期，數(shù)據(jù)域分析的概念逐步形成。針對數(shù)據(jù)域的分析測試問題，電子測量開拓了一個新的領(lǐng)域一數(shù)據(jù)域測試。典型的數(shù)據(jù)域測試儀器：邏輯分析儀，如圖1所示。

2、高速信號探測

在過去幾十年中，數(shù)字設(shè)計人員一直把邏輯分析儀作為系統(tǒng)檢驗的主要工具。近年來，隨著時鐘速率的加快，迫使設(shè)計人員不得不考慮系統(tǒng)所有部分的信號完整性，包括測試能力。

邏輯分析儀探頭已不再象以往那樣任意連接到系統(tǒng)上，就能夠保證成功，而是必須考察探頭位置、負荷及與傳輸線的鄰近程度等因素。本文考察了在探測高速數(shù)字系統(tǒng)時設(shè)計人員遇到的部分常見問題和探頭的負荷模型以及探測位置的影響。

(1)邏輯分析儀探頭的負荷模型

任何類型探頭的目標都是盡可能對系統(tǒng)提供最小的電負荷。如果探頭對系統(tǒng)性能的影響太大，那么探頭將不能幫助設(shè)計人員檢驗系統(tǒng)，因為故障原因可能完全是由探頭引起的。隔離故障對有效檢驗故障非常重要，因此，設(shè)計人員必須能夠預(yù)測探頭對系統(tǒng)的影響，而不管其是可以忽略不計，還是占主導(dǎo)地位。

預(yù)測被探測系統(tǒng)性能的最精確方式是在系統(tǒng)模擬中包括一個探頭負荷模型。模擬不僅提供了最精確的探頭影響模型，而且提供了一種方式，可以改變變量，監(jiān)測每個變量的影響。這些變量包括探頭在傳輸線上的位置和／或從傳輸線到探針的探頭短線長度。一般來說，邏輯分析儀的探頭負荷模型如圖2所示。

在較低頻率上，電阻器會主導(dǎo)探頭阻抗，此時對目標的影響最小。這是因為探頭阻抗一般在100kΩ，而目標一般在50―75Ω。兩個阻抗并聯(lián)，會產(chǎn)生最接近目標的阻抗。常見探頭在頻率提高時，探頭開始引入電容，其阻抗開始滾降。一旦阻抗達到目標阻抗的數(shù)量級上，來自探頭的反射會成為重要問題。由廣州致遠電子有限公司研制的LA―Probe―E(如圖3所示)測量線具有極小的探頭負載效應(yīng)。獨特的探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計使得200MHz的數(shù)字信號(模擬帶寬大約為1GHz)時還具有550Ω業(yè)界同類型測量線最大的輸入阻抗，遠大于目標輸出阻抗，對被測系統(tǒng)幾乎沒有影響，確保測量的正確性。LA-Probe-E測量線輸入阻抗――頻率特性曲線如圖4所示。

此外，在超高頻率上，探頭會引入電感，阻抗將提高。探頭負荷的電容和電感會形成諧振。邏輯分析儀探頭的目標是盡可能提高諧振的頻率。LA―Probe―E測量線的諧振頻率遠大于1GHz，使得LA―Probe―E測量線不會影響被測系統(tǒng)。

(2)探測位置的影響

由于探頭是電路的一部分，而電路也是探頭的一部分，因此可以預(yù)測兩個感興趣的點的影響(即接收機和探針)。探頭的影響中一個主要變量是其在目標傳輸線上的位置。通過其在傳輸線上的相對位置，可以確定探頭導(dǎo)致的反射。反射影響的嚴重程度取決于目標系統(tǒng)(即軌跡長度、端接方案、電壓余量等)。圖5是一個標準傳輸線系統(tǒng)，其中列明了連接邏輯分析儀探頭的最常用位置。

1　負荷端接系統(tǒng)

在負荷端接系統(tǒng)中，負荷端接電阻器僅用于傳輸線設(shè)計中，引入的反射被吸收到接收機上的端接電阻器。如果這些反射、入射波或后續(xù)波同時到達，它們本身會表現(xiàn)為上升時間劣化或碼間干擾(ISI)。在把邏輯分析儀探頭連接到系統(tǒng)上時，探頭將表現(xiàn)為電容不連續(xù)點。把探頭插入這類系統(tǒng)中的最佳位置是信號源。首先，探頭反射會即時發(fā)生在驅(qū)動裝置上，然后這種反射會再次反射離開低阻抗驅(qū)動裝置，并與入射波一起沿著傳輸線傳送。這樣收到的波形會經(jīng)歷上升時間劣化，但二次反射最小。其次，為降低電容負荷對系統(tǒng)的影響，探頭形成的RC時間常數(shù)應(yīng)盡可能低。雖然探頭的電容不可改變，但時間常數(shù)的電阻／阻抗取決于探頭的位置，時間常數(shù)的電阻／阻抗是低阻抗驅(qū)動裝置與傳輸線阻抗的并聯(lián)組合。這種組合在系統(tǒng)中產(chǎn)生了最低的電阻／阻抗，通過在信號源插入探頭，將會產(chǎn)生最低的RC時間常數(shù)。

2　源端接系統(tǒng)

在源端接系統(tǒng)中，僅使用圖5中的源端子。入射波在源端按電阻和傳輸線阻抗之間進行幅度劃分：半幅度波傳到接收機上，在這里，被正反射，這種反射與入射波疊加在一起，產(chǎn)生驅(qū)動裝置的原始幅度。同時反射通過反向傳導(dǎo)會傳回驅(qū)動裝置，然后被吸收到源端接電阻器中。源端子采用相應(yīng)的結(jié)構(gòu)，使得在除接收機之外的傳輸線任何位置上，觀察到的波形都呈現(xiàn)出階梯形，如圖6所示。

通過把其與用戶定義的門限電壓(通常以電壓擺幅為中心)進行比較，邏輯分析儀確定被探測的信號是‘1’還是‘0’。這意味著如果邏輯分析儀探頭位于直接接收機之外的任何地方，都將觀察到這種階梯狀波形。在波形位于擺幅中問的時長內(nèi)，邏輯分析儀將不能確定邏輯電平。這直接影響著分析儀的定時性能。因此對源端接系統(tǒng)，邏輯分析儀探頭的位置應(yīng)盡可能接近接收機。

3　雙端接系統(tǒng)

在雙端接系統(tǒng)中，傳輸線中同時使用源電阻器和端接電阻器。由于源端接電阻器和負荷端接電阻器形成的電阻分路器，只有一半的原始信號會到達接收機。邏輯分析儀探頭一般會放在這類系統(tǒng)上任何地方，主要考慮因素是探頭的RC時間常數(shù)。但是。在系統(tǒng)的任何位置上，電阻／阻抗將是線路特性阻抗的1／2。由于在探針上只能觀察到一半的原始電壓電平，因此設(shè)計人員必須保證滿足邏輯分析儀的最小電壓擺幅規(guī)范。

(3)短線探測

探針和目標信號之間敷設(shè)的軌跡長度稱為短線。短線探測是指探針不能直接放在目標的傳輸線上。短線可以由PCB軌跡、導(dǎo)線或連接器引線組成。由于PCB上的布局限制，很難避免短線探測。問題是探針離傳輸線的距離必須有多近，同時仍能在系統(tǒng)和邏輯分析儀中實現(xiàn)可以接受的性能。

在談?wù)搨鬏斁€時使用的經(jīng)驗法則也適用于邏輯分析儀短線。經(jīng)驗法則取決于系統(tǒng)上升時間，對邏輯分析儀，建議短線的電長度不超過系統(tǒng)上升時間的20％。比如說，取Tr=Ins，常規(guī)FR4基板材料的PCB表層Er≈4，則短線長度不能超過L=1×10-9×20％×3×108根號下4=3cm。在短線長度提高時，電容會大幅度提高，在某一點上，電容會超過探頭的總電容，此時“短線”已經(jīng)具有傳輸線效應(yīng)，不能正確探測系統(tǒng)了。