Wednesday , January 27 2021

Suscribete gratis a nuestro boletin semanal

VISIONA . DESARROLLADORES . CONECTADOS .

Suscribete nuestro boletin semanal

PATROCINADORES
Home / Medición y Pruebas / Retos de diseño que se resuelven con osciloscopios de señal mixta

Retos de diseño que se resuelven con osciloscopios de señal mixta

En una era donde el diseño digital es una actividad altamente practicada en el desarrollo de sistemas embebidos, es importante conocer cómo los osciloscopios de señal mixta juegan un papel fundamental para ayudar a solucionar problemas técnicos.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Los osciloscopios de señal mixta son una de las herramientas más importantes para desarrollar electrónica digital hoy en día, y han demostrado contar con excelentes recursos para resolver diferentes retos especialmente en el diseño de sistemas embebidos.

Uno de los inconvenientes más comunes al utilizar estos dispositivos es la depuración de los buses de datos serie de baja velocidad, y esto se ha vuelto un gran reto para los ingenieros y fabricantes de instrumentos de medición, quienes en la última década han hecho grandes aportaciones con productos que ayudan enormemente en las labores de desarrollo de sistemas.

Una de las firmas que se ha dedicado a mejorar su catálogo de osciloscopios es Rigol Technologies, que ha puesto en el mercado una serie de osciloscopios de señal mixta más completos para buses de datos seriales de baja velocidad, por lo que la define como una familia de dispositivos dedicados para la depuración de sistemas complejos de forma sencilla y más rápida.

"El diseño embebido y especialmente las tareas de diseño utilizando señales seriales de baja velocidad, son áreas con más grande crecimiento en el diseño de electrónica digital", menciona el reporte de Rigol. "La necesidad de comunicar diversos módulos como FPGAs y procesadores para una gran variedad de electrónica de consumo e industrial crece a ritmos sorprendentes. Por esta razón, nosotros recomendamos tomar en cuenta algunas sugerencias para sacar provecho de muchas funcionalidades que actualmente poseen los modernos osciloscopios con capacidad de realizar depuraciones en sistemas complejos de una forma más rápida y simple", dijo la firma.

Reto 1: Sincronización.- De acuerdo a los datos de Rigol, la sincronización es de capital importancia en cualquier sistema de datos serie, pero resulta complicado encontrar las limitaciones de los propios componentes a utilizar, como la longitud de transmisión, tiempo de procesamiento y otras variables, como sucede al momento de implementar dispositivos como los DAC de 16 bits.

Figura 1: Zoom de datos sobre I2C con medición incrementable utilizando un osciloscopio Rigol MSO4043Z. Figura 2: Zoom sobre la misma medición aplicando la función de visualización con auto cursor.

En primer lugar, es necesario asegurarse de conocer bien las especificaciones que se encuentran en la ficha técnica de los diferentes circuitos integrados.. Conocer bien esta información permitirá establecer el protocolo adecuado para utilizar, y al mismo tiempo evitará que el presupuesto del sistema se dispare considerablemente debido a los errores de sincronización que no fueron detectados durante la fase de planeación.

"Una vez que hemos comprendido los requerimientos de sincronización, entonces podemos verificar experimentalmente todos los subsistemas de hardware Tx y Rx. También podemos analizar a nivel de sistema los retrasos de sincronización y toda la precisión de los canales de comunicación debido a que somos capaces de realizar mediciones tanto en los canales lógicos como analógicos de una manera correlacionada con el tiempo. Del mismo modo, seremos capaces de observar simultáneamente los patrones numéricos y gráficos de los bits decodificados todo desde un osciloscopio que está muy por debajo de las expectativas de inversión en el presupuesto de desarrollo", comentó Rigol.

- PUBLICIDAD -

Reto 2: Ruido.-.- Otro de los principales problemas frecuentes es el ruido durante las mediciones de datos seriales. El ruido aparece de diversas fuentes incluyendo una pobre derivación a tierra, problemas con el ancho de banda, crosstalking, y otros inconvenientes relacionados con interferencia electromagnética (EMI, por sus siglas en inglés).

Algunas veces el problema radica directamente en el dispositivo, y una de las mayores sugerencias es aplicar técnicas de medición y pruebas específicas que permiten presumiblemente mejorar los resultados sin la necesidad de reemplazar el dispositivo que está bajo validación. "Un buen primer paso es siempre asegurarse que estamos utilizando buenas prácticas de medición", sostiene Rigol.

Figura 3: Función de deviación. Figura 4: Funciones de decodificación óptima proporcionado por el propio scope.

Reto 3: Calidad en la señal.-.- Rigol menciona que el monitoreo y la mejora de la calidad en la señal de los datos seriales de baja velocidad, son críticos en los procesos de depuración.

"Problemas como desajustes de impedancia, ancho de banda y errores de carga pueden afectar la calidad de las señales incluso cuando hay ausencia de ruido. Al momento en que buscamos acercarnos a la naturaleza exacta de esas señales es importante verificar la manera en que estamos utilizando nuestro osciloscopio para dichas labores de prueba", menciona la firma.

Agrega que para llevar a cabo las muestras de calidad en la señal se deben usar los canales analógicos debido a que estos proveen la mejor vista de lo que está ocurriendo en ese momento con las señales, y aunado a esto se sugiere aplicar algunas técnicas de decodificación. "Esto requiere una previsión adicional, y para ver más claramente las transiciones de datos se requerirá una tasa de muestreo lo más alto posible", subraya el informe.

Muestrear a 5x la tasa de bits del bus digital debe ser considerado como el mínimo debido a los componentes de alta frecuencia que necesitamos para visualizar, mientras que el muestreo a 10 veces la tasa de bits aseguraría la detección de cualquier problema.

Pero cuando decodificamos la señal, el osciloscopio de señales mixtas probablemente utilizará un subconjunto de datos de memoria para gestionar el análisis de esta tarea. Esto puede ser en gran medida importante debido a que resulta indeseable que esta actividad se realice a velocidades demasiado altas.

Como conclusiones tenemos que es importante contar con un osciloscopio que integre funciones de medición, pruebas y análisis de señales para resolver de forma anticipada los principales retos en la fase de diseño y desarrollo de sistemas embebidos, incluyendo fallas de sincronización, ruido, calidad de señal y consistencia de datos, de una forma más fácil y rápido.

- PUBLICIDAD -

Revisa también ...

Cinvestav desarrolla dispositivo para pruebas de COVID-19

De acuerdo a los investigadores, el aparato portátil puede detectar existencia del patógeno en 15 …

NULL