【虹科干貨】使用虹科AWG4000 脈沖發(fā)生器進(jìn)行邏輯門參數(shù)測試

虹科AWG4000 系列脈沖模式發(fā)生器簡化了多級脈沖生成，這歸功于其將脈沖和邊沿整形與再現(xiàn)多級編程模式的能力相結(jié)合的特性。脈沖模式發(fā)生器功能允許您生成用于標(biāo)準(zhǔn)邏輯門和所有通用數(shù)字系統(tǒng)的測試和表征的信號。本應(yīng)用說明介紹了如何使用 AT-AWG-4000 脈沖模式發(fā)生器執(zhí)行邏輯門參數(shù)測試。

邏輯門參數(shù)測試裝置的主要特性

多達(dá) 4 個邏輯電平

對于每個通道，除了邏輯“0”和“1”之外，還可以定義多達(dá) 4 個獨(dú)立的電壓電平來仿真三態(tài)緩沖器或總線未驅(qū)動時的弱“0”信號。

脈沖模式發(fā)生器用戶界面

邊緣定義

用戶可以任意定義級別之間的每個轉(zhuǎn)換的形狀。您可以使用此功能將邊緣塑造為RC瞬態(tài)或添加一個正超調(diào)。14位DAC分辨率和318 MHz模擬帶寬為您提供了出色的信號保真度。

振幅

虹科AWG 4018 串行數(shù)據(jù)碼型發(fā)生器在 50 歐姆時可以達(dá)到高達(dá) 12 Vpp 的振幅（24 Vpp 進(jìn)入開路）；此外，它還提供可編程硬件偏移（稱為基線偏移），允許將 ±6 V 的電壓窗口轉(zhuǎn)換為50 Ohm（±12 V 變?yōu)殚_路）。這樣，通過使用基線偏移，儀器可以生成 0 - 12 V 信號到 50 歐姆（0-24 V 到開路）。

多級脈沖

多達(dá) 32 個通道的多儀器同步

每個單元有 8 個獨(dú)立的模擬通道，最多可以同步 4 個單元來構(gòu)建 32 通道系統(tǒng)。

精細(xì)的時間分辨率

得益于先進(jìn)的信號處理，通道之間的偏移可以以 1 ps 的分辨率進(jìn)行控制。

生成模式

連續(xù)：生成在用戶按下開始按鈕時開始，在用戶按下停止按鈕時結(jié)束。

突發(fā)：儀器等待觸發(fā)，然后生成選定次數(shù)的碼型。在突發(fā)結(jié)束時，儀器等待新的觸發(fā)。

調(diào)制：儀器對生成的模式應(yīng)用 AM、FM、PM、FSK 或 PSK 調(diào)制。

可選標(biāo)題

存儲深度允許模式長度達(dá)到 2 Mbits，但可以選擇生成一次的整個模式的初始部分，而模式的其余部分重復(fù)多次。

直觀的用戶界面

用戶界面允許您使用觸摸屏和物理鍵盤輕松對儀器進(jìn)行編程。如果您需要將儀器集成到自動測試臺中，虹科AWG-4010 系列數(shù)據(jù)模式發(fā)生器可以通過 SCPI 命令由外部控制器控制。

脈沖模式發(fā)生器用戶界面 - 多級脈沖

標(biāo)準(zhǔn)邏輯門

標(biāo)準(zhǔn)邏輯門是構(gòu)成所有數(shù)字電路的基本邏輯塊。

盡管如今數(shù)字應(yīng)用的發(fā)展是通過可編程IC實(shí)現(xiàn)的，如MCU(微控制器單元)或PGA(可編程門陣列)，但當(dāng)設(shè)計人員需要在可編程IC中無法直接實(shí)現(xiàn)的功能或應(yīng)用不夠復(fù)雜，無法在電路板上包含可編程IC時，離散門仍然可以應(yīng)用。在某些情況下，需要增加外部邏輯門以達(dá)到可編程設(shè)備無法支持的比特率，或插入電平移位器以允許不同電壓標(biāo)準(zhǔn)的IC之間通信，或插入多路復(fù)用器以增加MCU的引腳數(shù)量。

有來自不同邏輯系列(TTL、CMOS、BiCMOS等)的多種類型的器件具有相同的邏輯功能。為了對其進(jìn)行表征和測試，從最簡單的單門(如非、非與、非等)到更復(fù)雜的多通道鎖存器和計數(shù)器，需要生成具有特定特征的信號，如邊沿形狀、超調(diào)、振幅等。

雖然數(shù)字信號并不理想，它們需要一些時間來切換，并且可能受到超調(diào)的影響，因此正確的測試信號是允許您測試特定功能的模擬信號。

對于所有這些應(yīng)用，虹科AWG-4010系列串行數(shù)據(jù)模式發(fā)生器是完美的解決方案，因?yàn)槟梢詫?shù)字模式與模擬特性相結(jié)合，如邊沿定義，振幅，噪聲，模擬前端調(diào)制。

異步邏輯門傳播延遲的測量

對于此應(yīng)用，我們將考慮一個 3 輸入與門，但該主題對每個邏輯網(wǎng)絡(luò)仍然有效。已知與門的3個輸入在邏輯上是等價的，但傳播延遲等模擬特性取決于內(nèi)部架構(gòu)。

輸入與門

使用 虹科AWG-4000 系列串行數(shù)據(jù)碼型發(fā)生器，您可以在被測門的每個輸入端定義信號的模擬特性，在通道之間獨(dú)立設(shè)置電壓電平和邊沿定義。

在下面的圖片中，您可以看到此測試的連接：

模式發(fā)生器通道 1、2、3 連接到門的輸入端。

通道 4 連接示波器作為參考。

與門的輸出連接到示波器。

為簡單起見，省略了電源、接地和正確操作與門所需的其他組件。

邏輯門參數(shù)測試

現(xiàn)在讓我們看看如何使用軟件界面配置碼型發(fā)生器。

1）在 Carrier Data 選項卡中，將級別編號設(shè)置為 2，定義比特率并選擇 Custom 作為 Pattern Mode。

脈沖模式發(fā)生器用戶界面 - 自定義模式

2）從“Transition Data”選項卡中，定義邊緣的形狀；在這種情況下，我們將其設(shè)置為線性，定義約 4 ns 的上升/下降時間。通過設(shè)置每個轉(zhuǎn)換的電壓電平來定義電平。

脈沖模式發(fā)生器用戶界面 - 轉(zhuǎn)換編輯

3）模式的定義：

第 1 章：01111111

第 2 章：01111111

第 3 章：00011110

第 4 章：00011110

第 5 – 8 章：未使用

由于我們要評估輸入3的傳播延遲，所以輸入1和2同時變?yōu)楦唠娖剑?dāng)它們穩(wěn)定后，輸入3執(zhí)行上升沿，保持高電平4個符號，然后執(zhí)行 一個下降沿。通道 4 的行為與通道 3 相同，用作示波器的參考。

True Arb UI - 導(dǎo)入

4）按運(yùn)行按鈕并觀察結(jié)果

檢測結(jié)果

在上面的示波器截圖中，我們可以觀察到邏輯門輸出之間的延遲和 SPG 的頻道 4。

注意：為了補(bǔ)償電纜的延遲，您可以調(diào)整通道 4 的初始延遲。此設(shè)置對于表征輸入 3 的輸入到輸出傳播延遲非常有用，但通過更改模式，您還可以觀察其他輸入的行為。

同步開關(guān)在異步邏輯門中的作用

使用異步邏輯，研究邏輯門在同時切換兩個或多個輸入時的行為可能很有趣。因此，從之前的設(shè)置開始，我們要測試如果輸入 1 處于高電平而輸入 2 處于低電平時會發(fā)生什么情況。

現(xiàn)在我們加載以下模式：

第 1 章：11000011

第 2 章：00111100

第 3 章：11111111

第 4 – 8 章：未使用

從邏輯上講，輸出應(yīng)始終為“0”，但根據(jù)輸入信號的邊沿和被測邏輯門的內(nèi)部架構(gòu)，可能會在輸出上看到尖峰。在下圖中您可以看到，雖然輸出應(yīng)該始終為 0，但輸入開關(guān)處有 2 個尖峰。

使用虹科AWG-4000 進(jìn)行邏輯門測試

總而言之，下面我們報告了關(guān)于其他測試的示波器屏幕截圖，通過改變上升/下降時間和通道之間的偏差獲得。

偏移通道 1 – 2：2 ns

上升/下降時間：4 ns

使用虹科AWG-4000 進(jìn)行邏輯門測試

正如您在上圖中看到的，在輸入 1 切換到高電平時，在輸出上添加偏斜會出現(xiàn)尖峰。

傾斜通道 1 – 2：0

Ch 1 上升時間 7 納秒

Ch 1 下降時間 4 ns

Ch 2 上升時間 7 納秒

Ch 2 下降時間 4 ns

使用 AT-AWG-4000 進(jìn)行邏輯門測試

如您在上圖中所見，在這些設(shè)置下沒有任何尖峰。

結(jié)論

虹科AWG-4000 系列脈沖發(fā)生器為您提供了一套工具來解決數(shù)字設(shè)備表征中最復(fù)雜的應(yīng)用。

多輸出、高壓窗口、自定義和調(diào)制模式生成等獨(dú)特功能可幫助設(shè)計人員自信地測試其被測設(shè)備；易于使用的用戶界面使您能夠簡化和加速最復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)置。