调试混合信号电路工具

在一个系统中，混合电路所占的比例越来越大，目前的系统开发近90%的系统需要进行混合电路调试。典型的混合电路，既包含数字信号也包含模拟信号，既有并行信号又有串行信号。这种电路调试对用户来说是一种挑战。调试过程中，示波器通道数很少，无法观察并行信号与串行信号之间的关系，而逻辑分析仪虽然具有多通道，但无法观察到信号细节。因此混合信号调试，需要把示波器和逻辑分析仪的功能集成在一起。

安捷伦在十年前就意识到混合信号的调试需求，推出了业内第一款混合信号示波器。混合信号示波器就是将示波器的全部功能加上逻辑分析仪的部分功能。在其屏幕上既可看到模拟信号，又可看到数字信号，两种信号的关系是一个时间轴。

嵌入式数字技术的迅速发展，使测试仪器厂商面临了更多挑战。首先，FPGA广泛应用于数字化的产品设计中，设计调试过程变得更复杂。其次，芯片容量增大，片上电路变得越来越复杂，管脚资源紧缺，而测试管脚的数量将决定测试质量的好坏。此外，高速数字信号出现，总线技术开始由并行向多路串行发展。最后，在无线通信领域中，两到三个芯片就可以完成手机全部功能，除了发射端，其他部分都可以用数字处理完成，数字信号离天线越来越近，受成本和设计灵活性的需求影响增大。

混合信号调试解决方案

针对调试技术的挑战，安捷伦提出多种应对方案。对于调试FPGA内部节点，安捷伦推出了FPGA动态探头方案；对于高速数字信号中问题的查找，安捷伦提出眼扫描方式，可以将信号细节看清。眼扫描是安捷伦的独创技术，通过自动调整阈值的方式扫描并形成眼图，其优势在于可以一次扫描几十甚至上百个信号通道，将问题快速缩小到小范围内，目前这个方案已经在计算机行业广泛应用。

在 总线调试方面，数据按包传输，很难读懂信号内部关系。安捷伦对此推出相应的分析探头，将串行信号转变为并行信号，最后通过逻辑分析仪以数据包的方式显示。并且还可通过数字VSA，直接把基带信号转换到射频域观察，显示频谱和EVM信息。

安捷伦FPGA动态探头可以在不停止运行、不改变设计、不改变时序的情况下，对FPGA内部节点进行测试，设置方便，总线和内部节点的信号名称可以自动对应，逻辑分析仪自动完成整个探测的过程。目前对于Xilinx和Altera的FPGA器件都可以提供相应支持。FPGA动态探头的优势在于，传统的一对一测量变成一对多方式，一个测试管脚可以测多个内部节点，节省芯片管脚资源，内部资源的内存占用更小。此外利用逻辑分析仪触发功能，既可以观察到FPGA内部，又可以与外部信号关联。

对于高速串行总线，安捷伦提供了逻辑分析仪加协议分析探头，成为PCIE一代协议分析仪。该协议分析探头可以将PCIE信号接进，由串行信号转变为并行信号，再接入逻辑分析仪进行测试。目前的支持总线除了PCIE，还包括SATA、ASI、Infiniband、RapidIO、SPI4.2，此方案已被业内多家组织认可。

测试关键技术

逻辑分析仪测试中有三个难点。首先是连接信号；其次是捕获信号，需要逻辑分析仪具有更快的采样速率、更高的存储深度将被测信号全部捕捉下来；最后是分析信号，需要根据应用的不同分析多种总线。

其中，首要关键的就是连接技术。从第一台逻辑分析仪开始，安捷伦就具有成熟的连接技术。包括最高速率可达到1.5G的飞线探头，可在无法更改设计的情况下探测被测点。并且，电路板的可测性非常重要，需要在设计开始之前就把可测性放在电路中，早期安捷伦曾对此推出测试插座。现在，信号速度提高，差分信号测试需求增大，安捷伦推出了Mictor、Samtec探头，目前这些探头都已成为业内标准探头。