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InfiiniVision - A nova geração de Instrumentos de Testes de Sinais Mistos
- 1. Página 1A novageração de Instrumentos de Teste de SinaisMistos
- 2. Página240’70’90’60’50’30’80’1999Agilent1973Analisador Lógico1960Osciloscópio Amostragem1964Relógio Atômico1970Analisador de Redes de Microondas1939Fundação1979Sist. Integrado de desenvolvimento de Microprocessador1992Analisador de Espectro Óptico1943 Entrada no mercado de microondasHistória da Agilent
- 3. Página3História da Agilent199920002002200420062008200920112003Gerador de Sinais (ESG)DSO9000XAnd PNA XConnectivityMSODSOAdaptadorAnalisadorÓpticoGS80001
- 4. Página 4 AAgilent no BrasilPresentedesde 1967;SedeemAlphaville, SP;Cercade 120 funcionários.
- 5. Página5Laboratório de Calibraçãoe Manutenção5 laboratórios no Brasil: Alphaville / Barueri / SP
- 6. Manaus /AM
- 7.
- 8. 1 MóvelPágina6DigitalTest DivisionMeeting Every Digital Test Point NeedFunctional LayerProtocol analyzer
- 9.
- 10.
- 11. Protocol exerciserPhysical LayerReal-timeoscilloscopes
- 12. Sampling oscilloscopes andTDR module
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- 15. BERTSignal observationwaveform, pattern,data, protocolpattern, data, protocolwaveform, pattern, data, protocolTP2TP3TP4TP1RxTxPCB, cable, Fiber…waveform, pattern, data, protocolwaveform, pattern, data, protocolSignalinsertionpattern, data, protocolPage 6
- 16. Página7De volta aobásico: você já parou para pensar nisto?Em geral, temos:DUT (Rx)GeradorDUT (Tx)AnalisadorDUT (TX e Rx)GeradorAnalisadorDut = Device under Test = Dispositivo sob teste
- 17. Página8De volta aobásico: você já parou para pensar nisto?DUTGeradorAnalisadorGerador de RF ESG
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- 20. SG BaixoCusto BancadaEm RF:Analisador de Espectro ESA
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- 24. SA BaixoCusto BancadaEstímulo/ RespostaDUT Network Analyzer: PNA, CAT, etc...Em RF:
- 25. Página9De volta aobásico: você já parou para pensar nisto?DUTGeradorAnalisadorOsciloscópios: HH
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- 29. LogicAnalyzersGerador de Pulsosou PadõesPPG;
- 30. AWG: 81150A, 332xxAEmDigitais(ou bandabase):Estímulo/ RespostaDUT Em Digitais(ou bandabase): Testadores de BER
- 31.
- 32. PCIeAnalyzer/ExerciserPágina 10Eo DUT (Device Under Test = Dispositivo sob Teste) ?Domínio da FrequênciaRádios, cabos e antenasGerador RFAnalisador RFEntrada RFSaída RFDUTGerador BandabaseAnalisadorBandabaseSaída BandabaseEntrada BandabaseRádios, cabos, e todos os outrosDomínio do Tempo, da Frequencia e Protocolos
- 33. Osciloscópios Agilent –VisãoGeral dos ProdutosEconômico e AplicaçãoGeralDCA-J Sampling 90000 X-Series 90000 Series Fastest Growing Scope Company9000 Series 7000B Series 3000 X-Series 6000 Series U1604BSeriesU2700Series2000 X-Series Página11
- 34. Osciloscópios AgilentProdutosAlimentadospelaTecnologiaPersonalizadaNossoobjetivo étornar-se líder no mercado de osciloscópios, o queexigeinvestimentosemtodo o portfolio. DCA-J Sampling ASIC Agilent personalizado.Tecnologiadesenvolvidaparamercados de liderança de desempenhoASIC Agilent personalizado. Tecnologiadesenvolvidaparamercados de alto valor agregado.90000 X-Series 90000 Series 9000 Series 7000B Series 3000 X-Series 6000 Series U1604BSeriesU2700Series2000 X-Series Página 12
- 35. A definição defmaxserá a mesmaque “Knee Frequency” descritanaliteratura “High-Speed Digital Desing – A handbook of Black magic” de Grahan Johnson. É a largura de bandaquecontém a maiorquantidade de energiadentro de um dado sinal digital. Encontrando a MáximaFrequênciaContidaem um SinalTaxa de Dados sozinhanãodetermina o tempo de subida de um sinal (Cadapadrão tem o seuparâmetro de Tr)
- 36. Tempos de subidasmais rápidos, significam maiores harmônicos presentes no sinal.
- 37. Quando o conteúdoharmônicoé desconhecido, o tempo de subidanecessário a ser consideradopara a largura de banda do osciloscópio.Encontrando a Máx Freq. Contida no Sinal (fmax) através do Tempo de Subidafmax= 0.5 / Tr (10%-90%)oufmax = 0.4 / Tr (20%-80%)Então , a largura de bandaexigida de um osciloscópio é = fmax? Não, não é tão simples.
- 38. Page 14Quallargura debandarealmente é necessária?Banda do osciloscópionecessáriaportipo de arquitetura:BWscope = 2 BWsignal(osciloscópio com resp. em freq. Gaussiana, <1GHz)BWscope = 1.4 BWsignal(osciloscópio com resp. em freq. plana, >1GHz)Ambos cálculosresultamemerros de aproximadamente 3%.Oscilloscopes BasicsAgilent Confidential October 15, 2009
- 39. 1 GSa/s (SR= 2 x BW)2 GSa/s (SR = 4 x BW)4 GSa/s (SR = 8 x BW)Osciloscópio de 500-MHz (1 GSa/s vs 2 GSa/s vs. 4 GSa/s)Entrada = 100 MHz de clock com 1 ns de tempo de subidaRelação SR vs BW maiorque 4 já é suficienteparaPerfeitamedição do sinal!
- 40. 400 us/div5 us/div500ns/divA: Deep Memory = Sustained Sample RatesProfundidade de MemóriaMegazoomRelação entre a Memória e a Taxa de Amostragem:10G2 GSa/s 10 KPts100 KPts8 MPts1G100MTaxa de Amostragem (Sa/s)10M1M100K1 us/div1 ms/div1 sec/div10 ns/div10 us/div10 ms/div100 ns/div100 us/div100 ms/divBase de Tempo (s/div)
- 41. MegaZoom1s de AquisiçãoProfundidadede MemóriaMegazoomOs Benefícios da Alta Capacidade de Memória:Osciloscópio com MemóriaMegazoom - “ANALOG FEEL”Osciloscópio de PoucaMemória1s de AquisiçãoPontosAmostrados: 50 pontosResolução da Amostra: 20 msPontosAmostrados: 5 pontosResolução da Amostra: 200 ms
- 42. Comparação de Medidas1 – SomenteCanaisAnalógicosAgilent InfiniiVision MSO7000OutrosOsciloscópiosAmbos osciloscópiossãocapazes de capturarrarasocorrências, mas… a próximatransparênciamostrará o queacontecequandooscanaisdigitaissãoligados
- 43. Comparação de Medidas1 – CanaisDigitaisHabilitadosOutrosOsciloscópiosAgilent InfiniiVision MSO7000Este osciloscópionãocaptura o glitch mesmosabendoqueeleestáláA arquitetura da Agilent habilitamedidasanalógicas, digitais e seriaissemprejuízos.
- 44. Diagrama de BlocosDiscretode Osciloscópio100-200 MByte/s4 GByte/sSinalA/DAcquisition Memory Manager…..Plotter(FPGA &/or CPU)CPU processing4 GByte/sTotal100-200 MByte/sD D RD D RD D RD D RDDRSinX/x, Averaging, MSO plotting, Serial DecodeMathMeasurementsBuild Display ImageStore A/D dataTaxa de Atualização = 100/s à 1000/s, algunsaté 10.000/s
- 45. Porqueistoacontece?Tempo de AquisiçãoFixo(comconstanteprofundidade de memória e taxa de amostragem)Tempo Mortoaumenta com taxas de atualizaçãomenoresTempo de AquisiçãoTempo de Processamento (Tempo Morto)RepeteContinuamenteArquitetura Agilent ArquiteturaGeral e AntigaDisplay Memory, Waveform Plotter, Memory Controller, and Acquisition Memory IC4 Separate ICsDisplay MemoryWaveform PlotterMemory ControllerAcquisition MemoryÚnico CI otimiza a atualizaçãoanalógica, digital e informaçõesseriais.Aumenta o tempo da comunicação “inter-chip” somado software decodificação serial significataxasmaislentas
- 46. OsciloscópioMegaZoom III Diagramade BlocosSinalAnalógicoMegaZoom III SOC ASIC4 GB/s>> 1GB/s CPU (Math,Meas)Acquisition Memory ManagerPlotter2GB/sA/DRAMRAMA/D data16 SinaisDigitais16>4 GB/s>> 1 GB/sNão é necessária a CPU paramuitasfunçõesbásicasTaxa de Atualização = até 100.000/s
- 47. OsciloscópioMegaZoom IV Diagramade BlocosMegaZoom IV SOC ASICacceleration @ Meas, Search4 GB/sMeas Buffer (64K)SinalAnalógicoCPU @Math, Meas, SearchAcquisition Memory ManagerPlotter2GB/sA/DDRAMSerial Decoders(simultaneous)Trigger16 SinaisDigitaisDRAMA/D Data16>4GB/s>>4GB/sGUICPU não é necessáriaparamuitasoperaçõesTaxa de atualização de 1 Milhão/s, por um preçobemacessívelWave Gen synthesisMask
- 48. A mesmamedida: Mudandoa base de tempo 40ns20nsDesafio: Display do sinalqueocorre 25 vezesporsegundoNo GlitchGlitchJitterJitterOtherScope
- 49. Voltandoaos 10Kpts: Vamosadicionarcanaisdigitais (MSO)No GlitchGlitchDesafio: Display do sinalqueocorre 25 vezesporsegundoJitterJitterOtherScope
- 50. A mesmamedida :Mudando o tamanho de memóriaDesafio: Display do sinalqueocorre 25 vezesporsegundoNo GlitchGlitchJitterJitter
- 51. Exemplo de Tempode Subida de Trigger – Triggering Trigger em tempo de subidasincronizaaquisiçõsexclusivamenteembordasmaisdevagaresque 100ns .
- 52. Exemplo de Triggerem Tempo de DescidaO trigger em tempo de descidasincronizaaquisiçõesexclusivamenteembordas de descidasmaislentasque 100ns.
Notas do Editor
- #21 Como a Agilent pode alcançar 1 milhão de formas de onda por segundo de atualização de tela?Como a Agilent pode acondicionar tanto neste valor? Vamos observar a arquitetura comum de alguns osciloscópios. Realmente, esta é a arquitetura da Agilent (HP na época) pioneira no início dos anos 90 com a família séria HP54600. Podemos abrir qquer modelo no mercado atual e ainda encontrar esta arquitetura básica. Enquanto alguns fabricantes podem produzir osciloscópios com blocos funcionais discretos, o desempenho é limitado a uma série de conhecidos problemas de integração de sistemas (exemplos: Térmicos, velocidades de I/O (Input/Output – Entrada/Saída), dissipação de potência, custo, CPU / FPGA MIPS, largura de dados pelo bus) (driving IO over FR4, buswidths)Desempenho em um número de áreas pode ser comprometido, taxa de atualização, rendimento de medidas, em geral desacelarando conforme o usuário aumenta a complexidade do problema sendo solucionado. Ainda mais sútil é um sem número de trocas que os engenheiros de produto e desenvolvimento de executar para contornar estas limitações. Por exemplo, muitos osciloscópios, hoje em dia permitem selecionar a quantidade de memória, para melhorar alguns dos problemas relatados de integração de sistema. As vezes, alguns produtos são apenas “ajustados” para atingir suas especificações de “manchete” apresentando apenas alguns pontos interessantes, mas que na realidade não ajudam os usuários a resolver ou solucionar problemas de desenvolvimento (cenários) comuns e triviais. Adicionalmente com uma grande quantidade de componentes discretos, mais conexões e partes estão propensas a falhar, aumentando a taxa de falha e mais dissipação térmica.
- #22 A primeira questão que todos sempre se perguntam é “como isto é possível – como isto acontece?”. Então vamos tomar 1 minuto para falar sobre o que o osciloscópio tem de fazer para obter a representação de um sinal sob teste na sua tela. Ele tem de adquirir o dado, então tem de processar e “massagear” até que apareçam pontos iluminados na tela. Então repete este ciclo repetidas vezes. Enquanto está processando o dado para apresenta-lo na tela, ele não está adquirindo dados, então está virtualmente “cego” para o que realmente está acontecendo com o sinal sob teste. O tempo de aquisição é constante com constante profundidade de memporia e taxa de amostragem, mas o tempo morto incrementa quanto mais lenta é a taxa de atualização. Mais tempo morto, menor segurança que vc observará eventos que ocorram com pouca frequência (glitches)..<Primeiro Click> Nósnãopodemosoferecer 100% de garantiaqueestamoscorretos, masnósescolhemos um equipamento da concorrênciaparadesmontá-lo e descobrirquehá 4 diferentes CI’s quefazem 4 funções de memória de display, desenho da forma de onda (waveform plotter) controle da memória e aquisição da memória. Leva tempo paraenviar e comunicar dados entre estes CI’s, e aindadeixa o trabalho de decodificação de dados para o software, o quetipicamentedeixaaindamais lento, também. <Segundo Click> A Agilent “construiu – engenheirou” todasestasfunçõesem um único CI e também o utilizamosparaacelerar a decodificação serial em hardware. Istoresultaem um tempo mortomenor, taxas de atualização de telasmaisrápidas e umamelhorprobablidade de capturar o querealmenteacontece com o seusinalmesmoquenãoacontece com muitafrequência (glitches). Para entender o porque, nós nos aventuraremos a nossas últimas aulas de estatística. (Falta significado nesta frase, foi cortado da sequência de slides)
- #23 Pela Integração, nós podemos aproveitar o alto desempenho dos barramentos internos, atingindo a liderança de mercado com a atualização de tela e a visualização de sinais nos sistemas de nossos usuários. Não nos limitamos as restrições de velocidade de barramentos ou a largura de barramentos de entrada e saída permitida pela tecnologia de componentes discretos. Isto também nos ajuda a economizar custos, espaço e dissipação como conservação de energia (baixo consumo). Os locais de integração são muitos e chaves como funções de CPU/SW no hardware, permitindo um incremento no desempenho de muitas funções como por exemplo as medidas, decodificação seriais, reconstrução de Seno X/X, médias etc. Este aumento direto de desempenho permite libertar largura de banda da CPU para endereçar outras tarefas como busca, comunicação, impressão e etc. Juntos, isto incrementa o desempenho por uma larga gama condições de operação do usuário, facilitando a compreensão do sistema sob teste.
- #24 No Agilent MegaVision IV temos(instantiation (instanciação)), - Todosospontos de desempenhoforamaperfeiçoadosnovamente, - Maisaceleração das funcionalidadesestãoincludaspreservando a otimização das faixas de operação e produtividade e aumentando a prospecção do sinal sob testeBemcomo a inclusãosistemática de maisfuncionalidades no osciloscópiosquereduzemcustos (e ajudam no desempenho)Quandotudo é somado, nãoháprodutocontempôraneo no mercado de suaclassepróximodestascaracterísticas, de fato tem atributos de um produtomuitomaiscaro, masdisponível agora a um amplogrupo e segmento de engenheiros e técnicosquenecessitamcolocarseusprodutos e serviços no mercadorapidamente.
- #28 Exemplo de Trigger de Tempo de SubidaNesteexemplo de medida, nósajustamos o osciloscópiopara “triggar” exclusivamenteembordas de subidamaisdevagaresque 100ns.
- #29 Exemplo de Trigger de Tempo de DescidaNesteexemplo de medida, nósajustamos o osciloscópio a “triggar” exclusivamenteembordas de descidasmaislentasque 100ns. Vamos agora utilizar a aquisiçãoemmemóriasegmentadaparacapturar 1000 ocorrênciasconsecutivas com bordas de subidasmaislentasque 100ns , e também 1000 ocorrênciasconsecutivas com bordas de descidamaislentasque 100ns.
- #30 MemóriaSegmentadaCaptura 1000 ViolaçõesConsecutivas do Tempo de SubidaEnquanto “trigando” em tempo de subidaemais lentos que 100ns,nósutilizamos a memóriasegmentadaparacapturar 1000 ocorrênciasconsecutivasnaborda de subidamaislentaque 100ns. Observe que a captura da últimaviolaçãoocorreualgoemtorno de 200ns após a primeiraviolação.
- #31 MemóriaSegmentada – Captura 1000 ViolaçõesConsecutivas do Tempo de DescidaAquimostramos um exemplo similar ao anterior capturando 1000 ocorrênciasconsecutivas da borda de descidamasilentasque 100ns. Novamentecapturamos a violação 1000 aproximadamente 200ms após a primeiraviolação.
- #53 Quando vc utiliza um analisador lógico versus um osciloscópio? O maior valor de um analisador lógico é observar muitos sinais de uma só vez. É também muito útil em observar os sinais que o seu sistema vê, em análise de estado. Vc pode disparar (trigger) em diferentes padrões de altos e baixos em muitas linhas e observar o resultado. Estas posições de trigger pode determinar a causa raiz do problema. Em adição, vc pode verificar a relação de tempo entre muito ou centena de linhas de sinal, em análise de tempo. Reciprocamente um osciloscópio dá a vc um intervalo de tempo preciso. E observa as características analógicas do sinal. É importante notar que estas duas ferramentas podem com frequência ser utilizadas simultâneamente quando analisando depurações digitais. Nenhuma é reposição da outra – Elas são complementares.