引言

信號之間的時間關系對數字設計的可靠運行至關重要。對于同步設計，時鐘信號相對于數據信號的時間尤為重要。

使用混合信號示波器，可以輕松確定多個邏輯輸入和時鐘信號之間的時間關系。建立和保持時間觸發器自動確定時鐘與數據時間關系。

建立時間是指在有效時鐘邊緣發生之前，輸入數據信號保持穩定（高或低）的時間。保持時間是指在有效時鐘邊緣發生之后，輸入數據信號保持穩定（高或低）的時間。同步器件（如觸發器）的元件數據手冊中規定了設置和保持時間。必須滿足設置和保持時間的要求，才能確保元件能夠正確可靠地工作。

混合信號示波器（MSO）由于能夠捕捉信號的模擬和數字表示并以時間關聯的格式顯示它們，非常適合驗證數字信號的信號完整性和調試數字電路。本應用指南以5系列MSO為例說明，2、4、5和6系列MSO操作方式相同。
MSO2000和MSO5000系列示波器遵循相同的原理，但用戶界面有所不同。它們都結合了專業級示波器的性能和邏輯分析儀的基本功能。3系列MDO、MDO3000和MDO4000系列混合域示波器也提供16通道邏輯分析儀功能。在整個應用指南中，MSO中提到的任何功能或能力也適用于MDO產品。

預告：

在本篇，將為您詳細介紹混合信號示波器（MSO）的基礎設置以及解釋在泰克混合示波器上的混合信號顯示。下期，將為您說明如何使用MSO輕松識別和測量數字設計中的設置和保持違規。

MSO設置

理解數字時間分辨率（數字采樣率）

一個重要的MSO采集規格是用于捕獲數字信號的時間分辨率。采樣率在不同的MSO型號之間有所不同。在進行建立和保持時間測量時，了解時間測量分辨率非常重要。

數字采樣率和記錄長度

表1列出了集成電路的建立和保持時間規格，通常為幾納秒或更短。當使用MSO的數字邏輯輸入測試它們時，必須考慮邏輯輸入的時間分辨率。

圖1. 使用自動測量快速驗證邏輯信號幅度。

設置數字閾值

混合信號示波器的數字通道像數字電路一樣，將數字信號視為邏輯高或邏輯低。這意味著只要振鈴、過沖和地彈不引起邏輯轉換，這些模擬特性對 MSO 來說就不是問題。與邏輯分析儀一樣，MSO 使用用戶指定的閾值電壓來確定信號是邏輯高還是邏輯低。

MSO的模擬通道可以快速檢查數字信號的邏輯擺幅。在圖1中，示波器自動測量數字信號的幅度約為 3.6V。對于具有對稱電壓擺幅的邏輯系列，如 CMOS，閾值為信號幅度的一半。然而，對于具有非對稱電壓擺幅的邏輯系列，如TTL（晶體管-晶體管邏輯），通常需要參考組件數據表并將閾值定義為邏輯器件的最大低電平輸入電壓（TTL VIL =0.8V）和最小高電平輸入電壓（TTL VIH=2.0V）之間的中點（TTL V閾值=1.4V）。

圖2. 在同一個TLP058數字邏輯探頭組上設置混合邏輯系列（TTL和CMOS）的閾值。

大多數Tektronix MSO提供每通道閾值設置，這對于調試具有混合邏輯系列的電路非常有用。圖2顯示了5系列MSO使用8通道TLP058探頭測量多個邏輯信號。TTL 信號閾值設置為1.7V，3.3V CMOS信號閾值設置為1.65V，5V CMOS信號閾值設置為2.5V，從而能夠可靠地同時采集各種邏輯信號。

對于3系列MDO、MSO2000和MDO3000系列，閾值是按探頭組（一個8通道的組）調整的，因此TTL信號將在一個探頭組上，而LVPECL信號將在第二個探頭組上。

圖3. 探頭顏色編碼與波形顏色編碼相匹配，使得更容易看到哪個信號對應哪個測試點。

解讀彩色編碼數字波形顯示

數字定時波形與模擬波形非常相似，只顯示邏輯高和低電平。為了簡化分析，Tektronix MDO/MSO示波器將邏輯低電平顯示為藍色，邏輯高電平顯示為綠色，即使過渡不可見，也能看到邏輯值。波形標簽的顏色還與探頭的顏色編碼相匹配，使得更容易看到哪個信號對應哪個測試點，如圖3所示。

圖4. 在MDO/MSO系列上的定時采集示例。定義了三條并行總線，并利用器件的時鐘信號對其進行解碼。

數字定時波形可以組合成一個總線。一個數字信號被定義為最低有效位，其他數字信號代表二進制值的其他位，直至最高有效位。然后，示波器將總線解碼為二進制或十六進制值。

圖5. 模擬通道與數字通道時間對齊。