Пять основных направлений развития осциллографов

Направление № 1. Переход от параллельных к последовательным архитектурам

Ранее внедренные разработки строились на параллельной архитектуре. Это означало, что каждый компонент шины имел свой путь. Следовательно, можно было использовать запуск по кодовым последовательностям и запуск по кодовому слову для поиска интересующего события, а затем визуально декодировать данные на шине.

Однако в современных разработках уже применяется последовательная архитектура: данные посылаются по шине последовательно. Для этой архитектуры необходимо меньше площади для монтажа компонентов на печатной плате, она имеет меньшую стоимость, использует встроенные временные отсчеты и потребляет меньше энергии. На рис. 1 показан последовательный поток данных в сетях абонентского доступа (CAN), где сообщение содержит идентификатор начала последовательности, адрес, длину закодированных данных, сами данные, циклически избыточный код и идентификатор окончания последовательности в дополнение к схеме синхронизации. Запуск и анализ последовательных потоков данных обычно значительно более сложен, чем для данных, передаваемых параллельно. Однако сейчас производители осциллографов предлагают множество возможностей реализации запуска для последовательных потоков данных, а также функции поиска и средства просмотра протоколов для облегчения поиска, декодирования и измерения интересующих событий. Например, осциллографы серии Agilent Infiniium 90000A имеют программные пакеты по анализу последовательных потоков данных для множества протоколов, таких как CAN, LIN, I²C, SPI, Flexray, SAS, SATA, XAUI, Fibre Channel, DVI/HDMI, Infiniband и PCI-express (1.1 и 2.0).

Рис. 1. Последовательный поток данных в сетях CAN

В связи с продолжающейся разработкой новых протоколов и появлением новых поколений уже существующих протоколов производители осциллографов должны успевать за развитием технологий для того, чтобы их клиенты имели возможность продуктивно работать с этими протоколами.

Направление № 2. Осциллографы смешанных сигналов

Осциллографы смешанных сигналов (MSO) были впервые представлены компанией HP/Agilent Technologies более десяти лет назад. MSO представляет собой осциллограф с измерительными функциями логического анализатора, а также анализатора последовательных протоколов (рис. 2). Данный тип осциллографов позволяет просматривать на дисплее множество синхронизированных во времени аналоговых и цифровых сигналов. Несмотря на то, что осциллограф MSO не предлагает такого большого количества каналов, как логический анализатор (MSO имеет 2-4 осциллографических входа и около 16 логических входов), его функциональности для этого бывает достаточно. Логические анализаторы могут быть сложными и трудными в использовании, в то время как осциллографы интуитивно понятны. Это является преимуществом MSO: они сочетают в себе сильные стороны каждого из этих измерительных приборов, находя компромисс между ними.

Рис. 2. Осциллограф смешанных сигналов серии Agilent InfiniiVision 6000

Осциллографы MSO разрабатывались с целью их использования для тестирования систем со смешанными сигналами, превалирующих в современных разработках. Это, например, автомобильные электронные системы, управление двигателем в которых осуществляется аналоговыми сигналами, а датчики управляются цифровыми сигналами. Обычно для тестирования таких систем использовались традиционные осциллографы (DSO), но их фунциональности не хватало ввиду недостаточного количества каналов и возможностей по запуску. Из-за этого специалистам приходилось использовать осциллограф вместе с логическим анализатором, чтобы устранить эти недостатки. Подобный подход имеет свои отрицательные стороны из-за сложности подготовки к измерениям и их проведению. Осциллографы MSO учитывают все эти проблемы и являются наилучшим средством для тестирования систем со смешанными сигналами.

Направление № 3. Улучшение портативных осциллографов/повышение функциональности осциллографов общего назначения

Раньше пользователям приходилось выбирать между высокими характеристиками осциллографов с большими габаритами и портативными осциллографами с низкими характеристиками. Однако современные технологии позволяют получить мощный осциллограф в портативном исполнении, что необходимо для множества пользователей. Например, осциллограф Agilent серии InfiniiVision 7000 (рис. 3) имеет очень малую площадь основания (6,5 дюймов в глубину) и вес 13 фунтов, и при этом предлагает глубокую память MegaZoom III, частоту обновления 100 000 сигналов в секунду, а также ускоренный на аппаратном уровне запуск по кодовым последовательностям и декодирование. Это дает возможность пользователям иметь портативный осциллограф с высокими характеристиками.

Все больше пользователей осциллографов общего назначения наращивают их функции с помощью программных пакетов, которые доступны для множества осциллографов этого класса. Это, например, программные приложения, пакеты для декодирования различных последовательных потоков, программа векторного анализа, приложение для тестирования встроенных источников питания, а также приложение для просмотра и анализа захваченных данных на комьютере без необходимости подключения к сети. Все это позволяет нарастить функциональность осциллографов общего назначения для специализированных измерений.

Направление № 4.Все более широкое применение осциллографов в качестве автоматизированного контроля и в меньшей степени для поиска неисправностей

Раньше осциллограф был основным средством для разработки и отладки. Например, инженерам или другим специалистам этот прибор нужен был для диагностики неисправного электрического компонента. В связи с тем, что осциллографы до сих пор применяются для подобных задач, становится более актуальным применять их в качестве средства автоматического контроля. Это значит, что они используются для подтверждения соответствия испытываемого устройства требованиям спецификаций определенных стандартов.

Рис. 3. Осциллограф серии Agilent InfiniiVision 7000:
портативность наряду с высокими характеристиками

Сейчас, когда остро поставлен вопрос соответствия современным стандартам, очень важно, чтобы каждое устройство последовательной передачи данных соответствовало определенным спецификациям. Это позволяет приборам разных производителей быть совместимыми друг с другом. Появление второго и третьего поколения существующих стандартов, с большей скоростью передачи данных, приведет к созданию осциллографов с более высокими техническими характеристиками для более четкого отображения сигналов и анализа глазковой диаграммы. Осциллографы также должны будут оказывать меньший эффект на тестируемую систему, поскольку эти эффекты существенны при таких высоких скоростях передачи данных. Для автоматизации тестирования разработано приложение для определения соответствия определенному стандарту. Например, компания Agilent предлагает приложение для проверки соответствия электрических характеристик для широкого набора стандартов последовательных шин, включая DDR (1, 2 и 3), DVI, Ethernet, Fibre Channel, Fully Buffered DIMM, HDMI, USB, Wireless USB, PCI Express, SATA I/II, XAUI и многих других.

Направление № 5. Улучшение дисплеев

Существует несколько причин, почему пользователи осциллографов хотят иметь экраны с более высоким качеством. Первая причина заключается в том, что мы привыкли к большим и ярким экранам. Не так давно было вполне достаточно иметь маленький экран персонального компьютера или телевизора. Сейчас полки магазинов заполнены большими плазменными и LCD-дисплеями. Логично, что люди хотят иметь такие же хорошие дисплеи в приборах. Именно поэтому многие производители осциллографов разрабатывают их с большими дисплеями и высоким разрешением. Например, осциллограф Agilent Infiniium 90000A имеет 12″ дисплей, обладающий высоким разрешением XGA.

Рис. 4. Большой дисплей с высоким разрешением нужен при попытке отображения последовательно передаваемых данных

Вторая причина, почему пользователи осциллографов хотят иметь экраны с более высокими характеристиками, заключается в том, что необходимо отображать множество сигналов одновременно. Это требование появилось из-за необходимости отображения на осциллографе как аналоговых, так и цифровых сигналов. Следовательно, нужно иметь достаточно большой дисплей, чтобы отобразить все сигналы. Разрешение и цветовая гамма также должны быть на достаточно высоком уровне, чтобы каждый сигнал можно было отличить от других и четко увидеть результат декодирования. Осциллограф серии Agilent InfiniiVision 7000 имеет 12″ XGA дисплей с 256 уровнями яркости, что дает пользователю портативный осциллограф с качественным дисплеем (рис. 4).

Заключение

Осциллографы используются для тестирования и разработки устройств с применением новейших технологий. Следовательно, они должны быть функционально гибкими для подстройки к новым вариантам использования. В этом случае осциллографы не должны ограничиваться своими традиционными функциями, они должны постоянно эволюционировать. Производители осциллографов должны следить за этой эволюцией технологий и применять их в своих продуктах, если они заинтересованы в том, чтобы требования их заказчиков были удовлетворены, и они могли эффективно выполнять свою работу.