¿El ancho de banda de un osciloscopio debe igualar o superar la velocidad de reloj del microcontrolador/procesador?

Buscando comprar un osciloscopio para uso doméstico, he visto las preguntas aquí con respecto al ancho de banda. Estoy interesado en crear prototipos de microprocesadores con velocidades de reloj de más de 800 MHz, pero no debería necesitar un osciloscopio con ese ancho de banda, ¿correcto? Solo para los buses/periféricos externos, por lo que si el bus de memoria fuera de 100 MHz, necesitaría un osciloscopio con un ancho de banda de al menos 100 MHz, y así sucesivamente. ¿Tengo la idea correcta?

Si está interesado en jugar con 800 Mhz + MCU, espere invertir más de $ 50K en herramientas. No son triviales.
Ya veo, las mismas herramientas (alcance, analizadores, etc.), ¿solo un mayor ancho de banda? Sé que el costo aumenta casi exponencialmente, parece.
Son otras cosas. Las MCU en ese rango de velocidad son todas BGA de muchos, muchos pines, por lo que necesitará instalaciones de inspección de rayos X para el ensamblaje (o para agruparlas, CARO). Además, necesitará sondas activas para no cargar sus buses, y probablemente debería usar herramientas de marca (por ejemplo, Agilent) para tener acceso a soporte.

Respuestas (3)

Los procesadores son chips complejos en cuanto a su reloj: utilizan un cristal/oscilador como fuente de reloj principal. Pero esta fuente de reloj principal es inferior a 100 MHz, por lo que se utiliza un PLL para multiplicar y "limpiar" la señal del reloj. Luego, el reloj se usará en dos dominios: reloj central y reloj de bus/periférico, con el reloj central funcionando a la frecuencia más alta.

Por lo que he visto, el reloj central rara vez se enruta en un pin, por lo que no puede observarlo. Y, en realidad, no nos importa si está disponible externamente o no: tampoco tienes acceso a la CPU interna.

Entonces, lo importante es lo que entra y sale del chip, no lo que hay dentro. ¿Cuáles son los protocolos de bus y comunicación utilizados? ¿Cuáles son su velocidad y ancho de banda? ¿Son seriales/paralelos/diferenciales?

  • Ancho de banda del osciloscopio:

Como dijo Rolf Ostergaard: B W = 0.35 t r i s mi

Si no conoce el tiempo de subida, por ejemplo, cuando no hay un tiempo mínimo de subida en la hoja de datos, tiene dos casos:

  • Mirada rápida a una señal: en este caso, al menos 5 veces la frecuencia de la señal es buena.
  • Observación detallada (subida/bajada, medición): en este caso serán necesarias 10 veces (como dijo AngryEE)

Eso es lo que trato de hacer en el trabajo, pero la mayoría de las veces tengo un osciloscopio de 500 MHz/1 GHz para señales de menos de 50 MHz, así que siempre estoy bien.

  • Frecuencia de muestreo del osciloscopio:

Simplemente verifique que la frecuencia de muestreo sea de 3 a 4 veces el ancho de banda del osciloscopio (o la frecuencia de su señal)

  • Sondas:

¡No olvides las sondas! Compruebe también su ancho de banda. Además, dado que las señales superiores a 100 MHz suelen ser diferenciales, es posible que necesite una sonda diferencial.

Una buena característica cuando se busca fallas es FastAcq (Tektro), WaveStream (Lecroy): esta es una representación estadística de las formas de onda.

Los analizadores lógicos no se utilizan para observar una forma de onda sino para analizar tiempos, de ahí el nombre. Con un osciloscopio verificará la integridad de la señal del reloj y la señal de datos de su bus, mientras que con su analizador lógico verificará los tiempos.

Los osciloscopios a menudo se venden con un ancho de banda dado, digamos Rigol DS2202, 200Mhz, pero su frecuencia de muestreo es de 2GSa/s en un canal y 1GSa/s en dos canales. Como se señaló anteriormente, ¿sigue siendo el ancho de banda el que debe ser como 5-10x o es la frecuencia de muestreo del osciloscopio?
BW se calcula con el tiempo de subida de su señal, por lo que si desea observar señales con un tiempo de subida bajo, si su osciloscopio tiene un ancho de banda bajo, no podrá ver la subida correctamente. El ejemplo de Rigol que menciona es útil si desea capturar un "fallo", pero aún está limitado por el BW ... Si observa una señal de tiempo de subida equivalente a 100 Mhz y sospecha que se está produciendo un fallo con un 500MHz tiempo de subida equivalente, el BW es limitante. Pero observando 10 períodos de una señal de tiempo de subida equivalente a 10 MHz, luego con 2GSa/s, podrá ver una falla "rápida".

Las especificaciones de ancho de banda en un osciloscopio son solo para ondas sinusoidales. Por ejemplo, si su osciloscopio tiene un ancho de banda de 100 MHz, eso significa que no tendrá ningún problema con las ondas sinusoidales de 100 MHz. Las ondas cuadradas de 100 MHz son un asunto diferente; por lo general, para ver bien una forma de onda cuadrada, necesitará 10 veces el ancho de banda. Entonces, para que una onda cuadrada de 100 MHz se muestre bien en su osciloscopio, necesitará un ancho de banda de 1 GHz.

Thnx, los osciloscopios de 1 GHz son bastante caros, ¿sería mejor un analizador lógico para ese tipo de cosas?
Iría primero con un analizador lógico. Encuentro que uno es más útil (pero luego, trabajo principalmente en proyectos en el rango de MHz bajo) que un osciloscopio.
@Renan ¿Estás diciendo que los analizadores lógicos son baratos? ;o)
Y para obtener un ancho de banda de 1 GHz, necesita una frecuencia de muestreo de al menos 2,5 GHz y probablemente más, si se trata de un osciloscopio digital. (¡Puedes sacar mi Tek2465b de mis frías manos muertas!)
@ MDMoore313: los analizadores lógicos y los osciloscopios son herramientas diferentes. Probablemente necesitará ambos . _

Cuando compre un osciloscopio para cosas digitales, realmente debería pensar en qué tiempos de subida/bajada quiere poder ver.

Utilice la fórmula BW (GHz) = 0,35/t_rise (ns) para hacerse una idea del ancho de banda de 3 dB de ese borde.

Las piezas modernas como DSP, memorias, FPGA, etc. tienen fácilmente tiempos de subida/bajada tan rápidos como 200ps, lo que significa que necesita al menos 0,35/0,2 = 1,75 GHz de ancho de banda en la sonda y el osciloscopio. Esto explica por qué los osciloscopios de 2 GHz de ancho de banda parecen ser bastante populares en las configuraciones profesionales en estos días.

Esto no es barato y puede arreglárselas con menos; solo recuerde que es posible que no pueda ver completamente los bordes rápidos.

Gracias, exactamente lo que estaba buscando. En realidad, tiene mucho sentido, subir/bajar es lo que quieres ver.
¿El ancho de banda de un osciloscopio debe igualar o superar la velocidad de reloj del microcontrolador/procesador?
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