大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)使用不止一根電源排線，許多使用4根或更多。單個IC，例如FpGA、DSp或微控制器，可能具有特定的時序要求。例如，一家芯片制造商可能推薦要在內(nèi)核電壓供電穩(wěn)定之后，才會施加I/O供電電壓。另一家制造商可能要求應(yīng)在相對的規(guī)按時間內(nèi)供電，以防止各個供電引腳上電壓差拖長。處理器和外部存儲器之間上電順序可能也非常關(guān)鍵。

芯片制造商可能會規(guī)定特定電源必須以單順序方式啟動，以防止多個上電復(fù)位。這可能極具挑戰(zhàn)性，因?yàn)橛咳腚娏骺赡軙ω?fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器提出很高的瞬態(tài)要求。在這種情況下，電源線啟動形狀與按時順序相同重要。

一旦把各種芯片供電要求、整體供電、基準(zhǔn)供電及其他IC多個負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓器組合在一起，您會很快遇到七八根電源線。

使用4通道示波器檢驗(yàn)嵌入式系統(tǒng)中的電源線按時可能會非常耗時，但這是大多數(shù)工程師必須要做的事。在我們與示波器用戶溝通時，評估開機(jī)順序和關(guān)機(jī)順序是工程師想要4條以上通道的最常見的原因之一。在本文中，我們將簡要介紹使用4通道示波器評估開機(jī)順序和關(guān)機(jī)順序，并演示使用8通道示波器的部分實(shí)例。

傳統(tǒng)4通道示波器方法

其中一種方法是采用分模塊方式分析電源系統(tǒng)，即使用多次采集，逐個模塊檢查按時。為比較不同模塊，可以使用其中一條上電軌跡或powerGood/Fail信號作為觸發(fā)，可以進(jìn)行多次捕獲，確定相關(guān)于基準(zhǔn)信號的啟動時間和關(guān)機(jī)時間。由于是在多個功率周期中進(jìn)行采集，因此很難表征電源相對按時偏差。但是，通過使用示波器上的無限余輝功能，可以確定多個功率周期上每個電源在不同周期中的變化范圍。

另一種常見方法是級聯(lián)多臺示波器，通常方式是在其中一個電源或在共同的powerGood/Fail信號上觸發(fā)示波器。

這兩種方法都耗時長，要求特別注意同步：

·處理同步和時間不確定度要謹(jǐn)慎

·可以匯集數(shù)據(jù)，開發(fā)系統(tǒng)按時圖，但耗時很長

·復(fù)雜度會隨著觀測的功率軌道數(shù)量提高

·設(shè)置必須完美統(tǒng)一

·必須使用一條測量通道來供應(yīng)同步

使用MSO擴(kuò)展通道數(shù)量

混合信號示波器可以為電源排序供應(yīng)更多的通道。為此，MSO在數(shù)字輸入上必須有適當(dāng)?shù)碾妷悍秶⒖瑟?dú)立調(diào)節(jié)閾值。例如，帶有MSO選項(xiàng)的泰克MDO4000C供應(yīng)了16個數(shù)字輸入，為每條通道供應(yīng)獨(dú)立閾值，直到200MHz支持±30Vp-p動態(tài)范圍，適合典型設(shè)計中的大多數(shù)電壓電平。注意假如您的目標(biāo)是嚴(yán)格地測量按時關(guān)系，那么特別適合這種方法，但不能測量開機(jī)/關(guān)機(jī)的上升/下降時間或形狀(單調(diào)性)。

8通道示波器加快處理速度

與前面所有方法相比，使用具有8條模擬通道的示波器可以明顯縮短時間，減少混亂。在8通道示波器中，可以使用模擬探頭表征擁有最多8條電源排線。為測量擁有8條以上電源排線開機(jī)和關(guān)機(jī)按時關(guān)系，也可以使用擁有數(shù)字信號輸入及獨(dú)立可調(diào)閾值的混合信號示波器。

現(xiàn)在，讓我們看一些典型的電源測序應(yīng)用。

帶遠(yuǎn)程開/關(guān)的開機(jī)延遲

下面截圖中被測的開關(guān)電源生成了一個高電流、穩(wěn)壓的12VDC輸出。這個電源通過儀器前面板上的開關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程遙控。在開關(guān)按下后不久，+5V待機(jī)電源打開，開關(guān)轉(zhuǎn)換器啟動。在+12V輸出穩(wěn)定后，powerGood(pWOK)信號變?yōu)楦唠娖剑蜇?fù)載表明供電可靠。

+5V待機(jī)電壓信號為相關(guān)信號采集供應(yīng)一個簡單的上升沿觸發(fā)。自動測量功能檢驗(yàn)輸出電壓啟動延遲是否為100ms，從輸出電壓啟動到pWOK的延遲位于100–500ms的規(guī)范范圍內(nèi)。

這個截圖顯示在按下前面板開關(guān)后測量AC/DC開關(guān)電源啟動情況。

帶遠(yuǎn)程開/關(guān)的關(guān)機(jī)延遲

在電源主開關(guān)關(guān)閉后，開關(guān)轉(zhuǎn)換器關(guān)閉，輸出電壓降低。根據(jù)規(guī)范，在開關(guān)按下后電源至少要保持穩(wěn)壓20ms。最重要的是，根據(jù)規(guī)范，+12V輸出電壓落到穩(wěn)壓范圍之外前，pWOK信號要下降5–7ms，從而允許負(fù)載時間反應(yīng)和干凈地關(guān)機(jī)。

如下圖所示，pWOK信號為采集相關(guān)信號供應(yīng)了一個下降沿觸發(fā)。波形光標(biāo)測量檢驗(yàn)pWOK預(yù)警信號的工作方式滿足規(guī)范。

可以使用波形光標(biāo)測量，檢驗(yàn)pWOK預(yù)警信號的工作方式滿足規(guī)范。

檢驗(yàn)多個功率周期中的按時

為檢驗(yàn)電源開機(jī)按時在多個功率周期中一直位于規(guī)范范圍內(nèi)，可以使用無限余輝，顯示信號按時變化，自動按時測量統(tǒng)計畫面會量化偏差。在下面所示的設(shè)置中，+5V待機(jī)電壓的50%點(diǎn)作為按時基準(zhǔn)。開機(jī)序列重復(fù)10次，10次開機(jī)周期中的按時偏差略高于1%。

可以使用無限余輝和測量統(tǒng)計，實(shí)現(xiàn)重復(fù)的開機(jī)按時測量。

負(fù)載點(diǎn)穩(wěn)壓電源按時

下面的截圖顯示了一塊系統(tǒng)電路板在開機(jī)過程中7個負(fù)載點(diǎn)供電的開啟時間。電路板的輸入電源是上例中的+5V待機(jī)信號和+12VDC整體電壓。

這一測試中的自動開機(jī)延遲測量在每個波形自動計算出的50%點(diǎn)之間進(jìn)行，因此每項(xiàng)測量有不同的配置，有不同的測量閾值集。第一項(xiàng)測量顯示了從+5V待機(jī)信號到整體+12V供電之間的延遲，第二項(xiàng)測量是+5V供電的延遲。其余測量是市電+5V供電的關(guān)鍵延遲序列。

這一測量顯示了7個穩(wěn)壓電源的開機(jī)按時。

穩(wěn)壓電源的關(guān)機(jī)按時

這一測試中的自動關(guān)機(jī)延遲測量在低于標(biāo)稱值5%的每個波形點(diǎn)之間進(jìn)行。與以前基于百分比的測量閾值不同，每項(xiàng)測量都有一個絕對電壓閾值。在電源關(guān)斷時，powerGood信號下降。如下面的截圖所示，部分電源負(fù)載更重，關(guān)機(jī)更快。

從圖中可以看出，部分電源負(fù)載更重，關(guān)機(jī)更快。

8個以上軌道的開機(jī)按時

自動時延測量基于信號越過各自閾值電壓的時間。由于每個自動測量配置都會包括唯一的閾值(一般是信號幅度的50%)，每條數(shù)字通道可能會有唯一的閾值(一般也設(shè)置成電源電壓的50%)，因此混合信號示波器可以進(jìn)行下面所示的電源時延測量，直到可用的數(shù)字輸入數(shù)。根據(jù)MSO型號，通道數(shù)量可以在8~64之間。

這顯示了使用數(shù)字通道檢驗(yàn)8個以上穩(wěn)壓電源的開機(jī)按時。

電源上升時間測量

除電源排序外，必須控制電源的上升時間，滿足系統(tǒng)中部分關(guān)鍵元件的規(guī)范。自動上升時間和下降時間測量也是基于電壓基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行的，在默認(rèn)情況下，會自動計算電壓基準(zhǔn)點(diǎn)為每條通道信號幅度的10%和90%。在下面顯示的簡單實(shí)例中，顯示畫面右側(cè)的結(jié)果框中顯示了正極供電的上升時間和負(fù)極供電的下降時間。

截圖顯示，畫面右側(cè)的結(jié)果框中顯示了上升時間和下降時間測量。