Track数学运算符自1997年以来一直用于现代示波器。Track最初是作为表征系统时钟定时抖动的方法开发的,目前用于数百个其他示波器应用,从三相功率测量到RF突发包络检测,当参数结果作为时间的函数绘制时,提供有价值的验证和调试信息。

跟踪定时抖动

图1显示了示波器获取的500mhz时钟(黄色波形)。测量其每个周期值,并构造瞬时周期与时间的关系图。轨迹的y轴(蓝色波形)表示周期的测量结果。例如,时钟波形的第一个周期的周期值为2.001 ns,轨道的y轴值为相应时间位置的2.001 ns。通过绘制每个连续周期的值作为时间的函数,跟踪波形解调每个时钟周期,有效地提取和绘制抖动作为整个获取波形持续时间的函数。[参见图1的视频说明

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图1:跟踪计时抖动作为时钟波形上时间的函数

轨道形状与调制源的关联

图2显示了使用时间间隔误差跟踪(瞬时相位变化的测量)解调的时钟波形。解调的时钟(中间网格)表示时钟抖动中的确定性形状。同时探测电源输出电压(较低的电网),揭示电源是时钟抖动的来源——通过跟踪问题的根源确定了直接的因果关系。

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图2:在这个系统中,电源电压是时钟抖动的来源

识别调制的频率音调

在图3中,一个500 MHz时钟由两个低频调制源调制。在时域内分离多个调制源可能是具有挑战性的,特别是如果调制源是复杂的。快速傅里叶变换(FFT)使得将信号转换到频域成为可能。不是对输入信号(黄色波形)应用FFT,而是将FFT应用于周期的轨迹(蓝色波形),提取与载波隔离的抖动的频率响应。图3中的FFT(红色波形)确定了两个特定的调制频率,一个是5 MHz的强调制分量,另一个是500 kHz的弱调制分量。通过对测量周期的轨迹应用FFT, FFT频率峰值识别调制的具体频率。

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图3:将FFT应用于时钟周期的轨迹,揭示了两个调制频率。

异常检测跟踪

Track的另一个应用是识别异常的具体时间位置。作为一个例子,图4显示了一个波形的1000万个样本点采集,其中包括999个上升边。周期性地,特定边的上升时间比其他边慢。对输入波形施加测量参数1,以确定每个波形边缘的上升时间。经统计,上升时间的平均值为1.292 ns,最小值为1.167 ns,最大值为2.107 ns。上升时间与时间的函数图(红色波形)显示,在特定的上升时间值异常的时间位置出现了巨大的峰值。通过应用周期和频率测量(不是对输入波形,而是对轨道波形),上升时间异常被识别为每100.99 us发生一次,或在100 MHz输入信号上以9.9 kHz的速率发生。

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图4:使用Track识别间歇上升时间异常。在这个1 MHz信号上,上升时间异常的发生频率为9.9 kHz。

下面展示了一个真实的应用程序,其中DDR时钟间歇性地发生故障,产生了一个丢失的时钟周期。通过将Track应用于DDR频闪灯和时钟波形的倾斜,可以识别出缺失的时钟周期,从而可以对DDR系统进行根本原因和影响分析。

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图5:这个DDR时钟(黄色)上缺失的时钟周期由Track(粉红色)标识。时钟和跟踪波形的缩放显示了一个特定的缺失时钟周期(右)。

总结

示波器上的跟踪测量操作符可用于以多种方式识别时序问题。通过解调抖动源,可以揭示调制源的基本形状。将FFT与解调波形相结合将识别出调制的具体频率。Track还可以用作异常发现工具,其中Track指向异常发生的特定时间位置。除了识别瞬时噪声,跟踪也可以用于识别抖动灵敏度