德思特TS-AWG 4000 系列脈沖模式發(fā)生器將脈沖和邊沿整形與再現多級編程模式的能力相結合，大大簡化了傳統(tǒng)繁瑣的多級脈沖生成操作流程。無論是標準邏輯門的測試，還是通用數字系統(tǒng)的表征，這套設備都能輕松生成所需信號。本文將詳細解析如何使用TS-AWG 4000脈沖模式發(fā)生器，高效執(zhí)行邏輯門參數測試。

邏輯門參數測試裝置的主要特性

多達 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 4 個獨立的電壓電平來仿真三態(tài)緩沖器或總線未驅動時的弱“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。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

德思特TS-AWG 4018 串行數據碼型發(fā)生器在 50 歐姆時可以達到高達 12 Vpp 的振幅（24 Vpp 進入開路）；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 32 個通道的多儀器同步

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

精細的時間分辨率

得益于先進的信號處理，通道之間的偏移可以以 1 ps 的分辨率進行控制。

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束。

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

調制：儀器對生成的模式應用 AM、FM、PM、FSK 或 PSK 調制。

可選標題

存儲深度允許模式長度達到 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行編程。如果您需要將儀器集成到自動測試臺中，德思特TS-AWG-4010 系列數據模式發(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

標準邏輯門

標準邏輯門是構成所有數字電路的基本邏輯塊。

盡管如今數字應用的發(fā)展是通過可編程IC實現的，如MCU(微控制器單元)或PGA(可編程門陣列)，但當設計人員需要在可編程IC中無法直接實現的功能或應用不夠復雜，無法在電路板上包含可編程IC時，離散門仍然可以應用。在某些情況下，需要增加外部邏輯門以達到可編程設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準的IC之間通信，或插入多路復用器以增加MCU的引腳數量。

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。為了對其進行表征和測試，從最簡單的單門(如非、非與、非等)到更復雜的多通道鎖存器和計數器，需要生成具有特定特征的信號，如邊沿形狀、超調、振幅等。

雖然數字信號并不理想，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。

對于所有這些應用，德思特TS-AWG-4010系列串行數據模式發(fā)生器是完美的解決方案，因為您可以將數字模式與模擬特性相結合，如邊沿定義，振幅，噪聲，模擬前端調制。

使用教程

異步邏輯門傳播延遲的測量

對于此應用，我們將考慮一個 3 輸入與門，但該主題對每個邏輯網絡仍然有效。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部架構。

輸入與門

使用德思特TS-AWG 4000 系列串行數據碼型發(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，在通道之間獨立設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。

邏輯門參數測試
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

現在讓我們看看如何使用軟件界面配置碼型發(fā)生器。

第一步

在 Carrier Data 選項卡中，將級別編號設置為 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

第二步

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

脈沖模式發(fā)生器用戶界面 - 轉換編輯

第三步

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斔鼈兎€(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 - 導入

第四步

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

檢測結果

注意：為了補償電纜的延遲，可以調整通道 4 的初始延遲。 此設置對于表征輸入 3 的輸入到輸出傳播延遲非常有用。 通過更改模式，也可以觀察其他輸入的行為。

同步開關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，輸出應始終為“0”，但根據輸入信號的邊沿和被測邏輯門的內部架構，可能會在輸出上看到尖峰。在下圖中您可以看到，雖然輸出應該始終為 0，但輸入開關處有 2 個尖峰。

總而言之，下面我們報告了關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

使用德思特TS-AWG 4000 進行邏輯門測試

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

如您在上圖中所見，在這些設置下沒有任何尖峰。

結論

德思特TS-AWG 4000 系列脈沖發(fā)生器為您提供了一套工具來解決數字設備表征中最復雜的應用。

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

審核編輯 黃宇