大多数嵌入式体系运用不止一根电源排线,许多运用4根或更多。单个IC,例如FPGA、DSP或微操控器,或许具有特定的时序要求。例如,一家芯片制造商或许引荐要在内核电压供电安稳之后,才会施加I/O供电电压。另一家制造商或许要求应在相对的规则时刻内供电,以防止各个供电引脚上电压差拖长。处理器和外部存储器之间上电次序或许也十分要害。
芯片制造商或许会规则特定电源有必要以单次序办法发动,以防止多个上电复位。这或许极具挑战性,因为涌入电流或许会对负载点稳压器提出很高的瞬态要求。在这种状况下,电源线发动形状与守时次序相同重要。
一旦把各种芯片供电要求、全体供电、基准供电及其他IC多个负载点稳压器组合在一起,您会很快遇到七八根电源线。
运用4通道示波器查验嵌入式体系中的电源线守时或许会十分耗时,但这是大多数工程师有必要要做的事。在咱们与示波器用户交流时,评价开机次序和关机次序是工程师想要4条以上通道的最常见的原因之一。在本文中,咱们将扼要介绍运用4通道示波器评价开机次序和关机次序,并演示运用8通道示波器的部分实例。
传统 4通道示波器办法
其间一种办法是选用分模块办法剖析电源体系,即运用屡次收集,逐一模块查看守时。为比较不同模块,能够运用其间一条上电轨迹或Power Good/Fail信号作为触发,能够进行屡次捕获,确认相对于基准信号的发动时刻和关机时刻。由所以在多个功率周期中进行收集,因而很难表征电源相对守时误差。可是,经过运用示波器上的无限余辉功用,能够确认多个功率周期上每个电源在不同周期中的改变规模。
另一种常见办法是“级联”多台示波器,一般办法是在其间一个电源或在一起的Power Good/Fail信号上触发示波器。
这两种办法都耗时长,要求特别留意同步:
· 处理同步和时刻不确认度要慎重
· 能够聚集数据,开发体系守时图,但耗时很长
· 复杂度会跟着观测的功率轨迹数量进步
· 设置有必要完美一致
· 有必要运用一条丈量通道来供给同步
运用MSO扩展通道数量
混合信号示波器能够为电源排序供给更多的通道。为此,MSO在数字输入上有必要有恰当的电压规模,并可独立调理阈值。例如,带有MSO选项的泰克MDO4000C供给了16个数字输入,为每条通道供给独立阈值,直到200 MHz支撑± 30 Vp-p动态规模,合适典型规划中的大多数电压电平。留意如果您的方针是严格地丈量守时联系,那么特别合适这种办法,但不能丈量开机/关机的上升/下降时刻或形状(单调性)。
8通道示波器加速处理速度
与前面一切办法比较,运用具有8条模仿通道的示波器能够显着缩短时刻,削减紊乱。在8通道示波器中,能够运用模仿探头表征具有最多8条电源排线。为丈量具有8条以上电源排线开机和关机守时联系,也能够运用具有数字信号输入及独立可调阈值的混合信号示波器。
现在,让咱们看一些典型的电源测序运用。
带长途开/关的开机推迟
下面截图中被测的开关电源生成了一个高电流、稳压的12 VDC输出。这个电源经过仪器前面板上的开关进行长途遥控。在开关按下后不久,+5 V待机电源翻开,开关转换器发动。在+12 V输出安稳后,Power Good (PW OK)信号变为高电平,向负载标明供电牢靠。
+5 V待机电压信号为相关信号收集供给一个简略的上升沿触发。主动丈量功用查验输出电压发动推迟是否为100 ms,从输出电压发动到PW OK的推迟坐落100 – 500 ms的标准规模内。
这个截图显现在按下前面板开关后丈量AC/DC开关电源发动状况。
带长途开/关的关机推迟
在电源主开关封闭后,开关转换器封闭,输出电压下降。依据标准,在开关按下后电源至少要坚持稳压20 ms。最重要的是,依据标准,+12 V输出电压落到稳压规模之外前,PW OK信号要下降5 – 7 ms,然后答应负载时刻反应和洁净地关机。
如下图所示,PW OK信号为收集相关信号供给了一个下降沿触发。波形光标丈量查验PW OK预警信号的工作办法满意标准。
能够运用波形光标丈量,查验PW OK预警信号的工作办法满意标准。
查验多个功率周期中的守时
为查验电源开机守时在多个功率周期中一向坐落标准规模内,能够运用无限余辉,显现信号守时改变,主动守时丈量核算画面会量化误差。在下面所示的设置中,+5V待机电压的50%点作为守时基准。开机序列重复10次,10次开机周期中的守时误差略高于1%。
能够运用无限余辉和丈量核算,完成重复的开机守时丈量。
负载点稳压电源守时
下面的截图显现了一块体系电路板在开机过程中7个负载点供电的敞开时刻。电路板的输入电源是上例中的+5V待机信号和+12 VDC全体电压。
这一测验中的主动开机推迟丈量在每个波形主动核算出的50%点之间进行,因而每项丈量有不同的装备,有不同的丈量阈值集。第一项丈量显现了从+5 V待机信号到全体+12 V供电之间的推迟,第二项丈量是+5V供电的推迟。其他丈量是市电+5 V供电的要害推迟序列。
这一丈量显现了7个稳压电源的开机守时。
稳压电源的关机守时
这一测验中的主动关机推迟丈量在低于标称值5%的每个波形点之间进行。与曾经依据百分比的丈量阈值不同,每项丈量都有一个肯定电压阈值。在电源关断时,Power Good信号下降。如下面的截图所示,部分电源负载更重,关机更快。
从图中能够看出,部分电源负载更重,关机更快。
8个以上轨迹的开机守时
主动时延丈量依据信号跳过各自阈值电压的时刻。因为每个主动丈量装备都会包含仅有的阈值(一般是信号起伏的50%),每条数字通道或许会有仅有的阈值(一般也设置成电源电压的50%),因而混合信号示波器能够进行下面所示的电源时延丈量,直到可用的数字输入数。依据MSO类型,通道数量能够在8~64之间。
这显现了运用数字通道查验8个以上稳压电源的开机守时。
电源上升时刻丈量
除电源排序外,有必要操控电源的上升时刻,满意体系中部分要害元件的标准。主动上升时刻和下降时刻丈量也是依据电压基准点进行的,在默许状况下,会主动核算电压基准点为每条通道信号起伏的10%和90%。在下面显现的简略实例中,显现画面右侧的成果框中显现了正极供电的上升时刻和负极供电的下降时刻。
截图显现,画面右侧的成果框中显现了上升时刻和下降时刻丈量。