Elettronica_Oggi

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- ELETTRONICA OGGI 446 - GIUGNO 2015

Molti oscilloscopi integrano più ADC a bassa velocità per

ottenere una velocità di campionamento maggiore, ma que-

sto approccio aumenta i segnali spuri e soprattutto alla fre-

quenza corrispondente alla più bassa velocità dell’ADC più

lento. Queste interferenze introducono energia nello stru-

mento che può favorire l’ingenerarsi di segnali spuri con

effetti negativi ancora maggiori ostacolando la cattura e la

misura delle informazioni spettrali.

Infine, anche le caratteristiche di sensibilità e guadagno

dell’amplificatore integrato nel front-end possono inci-

dere sull’accuratezza in frequenza ottenibile nella cattura

dei piccoli segnali, come quelli tipicamente generati dalle

interferenze EMI. Molti oscilloscopi hanno

come impostazione base 1 mV/divisione

ma questa precisione è ottenuta con un in-

grandimento fittizio diverso dal vero e pro-

prio guadagno dell’amplificatore e perciò

questi oscilloscopi possono manifestare

errori legati all’ingrandimento introdotto

che finiscono per diminuire la larghezza di

banda nella cattura dei segnali. Per visua-

lizzare correttamente le conseguenze che

possono avere le EMI e le altre interferenze

occorre un stadio amplificatore con 1 mV/

divisione reale perché solo così si possono

rivelare i piccoli segnali nel dominio della

frequenza utilizzando l’analisi con le tra-

sformate di Fourier.

Trigger e cattura dei segnali

Se si vuole implementare l’analisi e il de-

bug su domini multipli occorre configura-

re correttamente i meccanismi di trigger e

cattura per ciascun dominio perché le im-

postazioni nel tempo e in frequenza sono

cruciali per correlare i segnali su più domini ed evidenziare

le problematiche più critiche.

Molti ingegneri sono abituati ai tradizionali trigger nel do-

minio del tempo con le loro tipiche caratteristiche e presta-

zioni alle quali sono ormai familiari, anche se sono eviden-

temente limitate quando si tratta di catturare i segnali su

più domini. I moderni trigger che permettono di selezionare

i canali nelle loro peculiarità analogiche e logiche possono

aiutare a focalizzare con più efficacia la cattura delle ano-

malie. I trigger specifici per l’analisi dei protocolli dei bus

seriali sono altresì molto utili per evidenziare i sintomi degli

eventi critici come gli errori nei bit di controllo CRC o di-

rettamente nei bit dei pacchetti. L’utilizzo di questi trigger

permette di risaltare più efficacemente alcuni tipi di errore

sullo schermo, comprenderli e correggerli. Inoltre, analiz-

zando i segnali erronei nel dominio della frequenza si rie-

sce a correggere parecchie problematiche più deleterie nel

dominio del tempo. Per esempio, se un temporizzatore deve

lavorare a 100 MHz ma presenta alcune discontinuità in fre-

quenza che creano armoniche spurie può succedere che si

manifestino delle irregolarità nel dominio del tempo capaci

di causare falsi agganci o altri effetti sul sistema.

Infine, ci sono difetti ed errori che possono essere scoper-

ti più facilmente se non esclusivamente nel dominio della

frequenza. Per esempio, per individuare una sorgente di

sporadici aumenti nel rumore a banda larga dentro un se-

gnale che continua a provocare errori a livello di sistema

è necessario disporre di una maschera in

frequenza capace di comportarsi come le

maschere nel dominio del tempo tipiche

degli attuali oscilloscopi. Così, qualora un

segnale anche piccolo riesca a violare la

maschera nel dominio della frequenza lo

strumento è in grado di fermare l’acquisi-

zione, segnalare l’evento e poi ripetere la

ricerca in frequenza tenendo conto del di-

fetto per isolarlo e correggerlo. Peraltro, ci

sono anche maschere più sofisticate che

consentono di impostare in fase di debug

precisi livelli di dBm utili proprio per indi-

viduare le interferenze nei test di simula-

zione sulle EMI.

Gli oscilloscopi in tempo reale

I sistemi embedded più complessi hanno

una miriade di problematiche di test e de-

bug che necessitano di analisi sincrone

nel dominio del tempo e della frequenza

eseguibili ad alta velocità e con un’elevata

sensibilità di acquisizione. Un oscillosco-

pio in tempo reale può essere lo strumento giusto a tal sco-

po ma deve avere il giusto insieme di hardware e tool per

consentire il corretto debug su domini multipli.

Le trasformate FFT sui canali analogici costituiscono un ot-

timo strumento di debug perché sono scalabili su un nume-

ro qualsiasi di canali, ma devono essere eseguite quanto più

velocemente possibile per essere efficaci e consentire il so-

vracampionamento sui segnali che migliora il rapporto se-

gnale/rumore e la gamma dinamica. Un buon front-end con

un elevato Enob nella conversione A/D e un amplificatore

con elevato guadagno sui piccoli segnali sono altrettanto

fondamentali perché consentono di scegliere la calibrazio-

ne di trigger migliore per effettuare il debug sincrono su do-

mini multipli e risolvere facilmente e velocemente i problemi

che affliggono gli oscilloscopi tradizionali.

I moderni trigger

che permettono

di selezionare

i canali

nelle loro peculiarità

analogiche

e logiche possono

aiutare a focalizzare

con più efficacia

la cattura

delle anomalie