6.Manual Analizador Logico Tektronix

Manual técnico

de analizadores lógicos

Manual técnico de analizadores lógicos Manual

Contenido Introducción --------------------------------------------------4 – 5 Historia 4 Osciloscopio digital 4 Analizador lógico 5 Funcionamiento de un analizador lógico ------------------6 – 13 Conexión al sistema bajo prueba 6 Sonda 6 Configuración 7 Configuración de los modos del reloj 7 Configuración del disparo 8 Adquisición 9 Estado y temporización simultáneos 9 Memoria de adquisición en tiempo real 10 Herramientas para solución de problemas analógicos-digitales integradas 11 Análisis y presentación 12 Presentación de formas de onda 12 Presentación de listas 13 Medidas automatizadas 14 Términos y consideraciones acerca de las prestaciones Velocidad de adquisición de temporización Velocidad de adquisición de estado Velocidad de adquisición de MagniVu Longitud de registro Modularidad y recuento de canales Disparo Sistema de sondas

Ejemplos de aplicación de un analizador lógico ----------16 – 20 Realización de medidas de temporización de propósito general 17 Detección y presentación de espurios intermitentes 18 Captura de violaciones de establecimiento o de retención 19 Utilización de almacenamiento de transición para aumentar la longitud de registro útil 20 Ejemplos de aplicación de analizadores lógicos 21 – 26 FPGA 21 Memoria 23 Integridad de la señal 24 Conformidad, validación y depuración de datos serie 25 Osciloscopios de tiempo real 26 Osciloscopios de muestreo 26 Analizadores lógicos 26 Fuentes de señal 26

Resumen ------------------------------------------------------27 Glosario ------------------------------------------------------------28 – 31

15 – 16 15 15 15 15 16 16 16

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Introducción Al igual que otras muchas herramientas electrónicas de medida y prueba, un analizador lógico permite solucionar un tipo concreto de problemas. Se trata de una herramienta versátil que puede ayudarle con la depuración digital de hardware, la verificación del diseño y la depuración del software imbricado. El analizador lógico es una herramienta indispensable para los ingenieros que diseñan circuitos digitales. Los analizadores lógicos se utilizan en las medidas digitales que implican numerosas señales o unos requisitos de disparo complicados. En primer lugar, se tratará el osciloscopio digital y la evolución resultante del analizador lógico. A continuación, se mostrarán los componentes de un analizador lógico básico. Una vez adquirido este conocimiento básico, aprenderá cuáles de las capacidades de un analizador lógico son importantes y por qué desempeñan un papel importante en la elección de la herramienta adecuada para una aplicación concreta.

Historia Los analizadores lógicos se desarrollaron prácticamente al tiempo que los primeros microprocesadores comerciales salieron al mercado. Los ingenieros que diseñaban sistemas basados en estos nuevos dispositivos pronto descubrieron que la depuración de diseños de microprocesadores requería más entradas de las que podían ofrecer los osciloscopios. Los analizadores lógicos, con sus distintas entradas, eran la solución perfecta a este problema. Estos instrumentos han aumentado gradualmente tanto su velocidad de adquisición como el recuento de canales para mantenerse a la altura de los rápidos avances en la tecnología digital. El analizador lógico es una herramienta clave para el desarrollo de los sistemas digitales. Existen similitudes y diferencias entre los osciloscopios y los analizadores lógicos. Para comprender mejor cómo cada instrumento lleva a cabo sus aplicaciones, es muy útil realizar una comparación de sus capacidades individuales.

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Ilustración 1. El osciloscopio revela los datos de la amplitud, el tiempo de subida y otras características analógicas de la señal.

Osciloscopio digital El osciloscopio digital es una herramienta imprescindible para la visualización de señales de propósito general. Gracias a una velocidad de muestra y un ancho de banda muy elevados pueden capturar muchos puntos de datos en un intervalo de tiempo, lo que proporciona medidas de transiciones de la señal (flancos), eventos transitorios y pequeños incrementos de tiempo. Si bien un osciloscopio puede captar las mismas señales digitales que un analizador lógico, la mayoría de los usuarios de osciloscopios están interesados en medidas analógicas como los tiempos de subida y bajada, las amplitudes pico y el tiempo transcurrido entre los flancos. La Ilustración 1 muestra las capacidades de un osciloscopio. La forma de onda, aunque tomada de un circuito digital, revela las características analógicas de la señal; todas ellas pueden afectar a la capacidad de la señal para realizar su función. En este ejemplo, el osciloscopio ha capturado detalles que revelan la oscilación, el sobreimpulso, la atenuación progresiva del flanco ascendente y otras aberraciones que aparecen periódicamente. Con las herramientas incorporadas en el osciloscopio, como los cursores y las medidas automatizadas, es fácil realizar un seguimiento de aquellos problemas de integridad de la señal que puedan afectar al diseño. Además, las medidas de temporización como el retardo de propagación y el tiempo de establecimiento y retención son candidatas

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¿Cuándo se debe utilizar un osciloscopio?

¿Cuándo se debe utilizar un analizador lógico?

Si tiene que medir las características “analógicas” de un número reducido de señales a la vez, el osciloscopio digital es la solución más eficaz. Cuando necesite conocer los valores de amplitud, potencia, corriente o fase de una señal específica, o medidas de flancos como los tiempos de subida, un osciloscopio es el instrumento adecuado.

Los analizadores lógicos son unas herramientas excelentes para verificar y depurar diseños digitales. Un analizador lógico verifica que el circuito digital funciona y ayuda a solucionar los posibles problemas. El analizador lógico captura y muestra varias señales a la vez y analiza sus relaciones de temporización. En el caso de problemas de depuración intermitentes y difíciles de captar, algunos analizadores lógicos pueden detectar espurios, así como violaciones de tiempo de establecimiento y retención. Durante la integración de software/hardware, los analizadores lógicos trazan la ejecución del software imbricado y analizan la eficacia de la ejecución del programa. Algunos analizadores lógicos establecen una correlación entre el código fuente y las actividades de hardware específicas del diseño.

Utilice un osciloscopio digital si tiene que: Caracterizar la integridad de la señal (por ejemplo, el tiempo de subida, el sobreimpulso y las oscilaciones) durante la verificación de dispositivos analógicos y digitales Caracterizar la estabilidad de la señal (por ejemplo, la inestabilidad y el espectro de inestabilidad) en hasta cuatro señales a la vez Medir los flancos y voltajes de la señal para evaluar los márgenes de temporización (por ejemplo, los valores de establecimiento/retención y el retardo de propagación) Detectar los fallos transitorios (por ejemplo, los espurios, los seudopulsos y las transiciones metaestables) Medir los parámetros de amplitud y temporización en un número reducido de señales a la vez

Utilice un analizador lógico si tiene que: Depurar y verificar el funcionamiento de un sistema digital Trazar y establecer una correlación entre varias señales digitales simultáneamente Detectar y analizar violaciones de temporización y eventos transitorios en los buses Trazar la ejecución del software imbricado

naturales para un osciloscopio. Y, por supuesto, hay señales puramente analógicas, como la salida de un micrófono o un convertidor analógico/digital, que pueden analizarse con un instrumento que registre datos analógicos. Los osciloscopios suelen tener hasta cuatro canales de entrada. ¿Qué sucede cuando hay que medir cinco señales digitales simultáneamente, o un sistema digital con un bus de datos de 32 bits y un bus de direcciones de 64 bits? Esto indica la necesidad de una herramienta con muchas más entradas: el analizador lógico. Ilustración 2. Un analizador lógico determina valores lógicos relativos a un nivel umbral de voltaje.

Analizador lógico Las capacidades de un analizador lógico son distintas a las de un osciloscopio. La diferencia más obvia entre los dos instrumentos es el número de canales (entradas). Los osciloscopios digitales convencionales tienen hasta cuatro entradas de señal. Los analizadores lógicos tienen

entre 34 y 136 canales. Cada canal recibe una señal digital. Algunos diseños de sistemas complejos requieren miles de canales de entrada. Para estas tareas, existen unos analizadores lógicos especialmente adaptados.

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Un analizador lógico mide y analiza las señales de forma distinta a un osciloscopio. El analizador lógico no mide los datos analógicos. En su lugar, detecta los niveles de umbral lógicos. Cuando conecta un analizador lógico a un circuito digital, significa que sólo le interesa el estado lógico de la señal. Un analizador lógico simplemente busca dos niveles lógicos, como se muestra en la Ilustración 2. Cuando la entrada es superior al umbral de voltaje (V), se dice que el nivel es “elevado” o “1”; por el contrario, un nivel por debajo de Vth es “bajo” o “0”. Cuando un analizador lógico realiza una muestra de la entrada, guarda un “1” o un “0” en función del nivel de la señal con respecto al umbral de voltaje.

Ilustración 4. Sonda de propósito general.

Una presentación de la temporización de la forma de onda de un analizador lógico es muy parecida al diagrama de temporización que se encuentra en una hoja de datos o que genera un simulador. Todas las señales están relacionadas en el tiempo, de forma que se pueden ver datos como el tiempo de establecimiento y retención, el ancho del pulso, y si hay datos extraños o que faltan. Además de su elevado recuento de canales, los analizadores lógicos ofrecen características importantes que permiten la verificación y depuración del diseño digital. Entre las mismas se incluyen: Disparo sofisticado que permite especificar las condiciones en las que el analizador lógico adquiere los datos Adaptadores y sondas de alta densidad que facilitan la conexión al sistema bajo prueba (SUT) Capacidades de análisis que traducen los datos capturados en instrucciones para el procesador y establecen una correlación con el código fuente

Funcionamiento de un analizador lógico El analizador lógico establece una conexión con las señales digitales, que posteriormente adquiere y analiza. Como se muestra en la Ilustración 3, existen cuatro pasos para utilizar un analizador lógico. 1 Conexión 2 Establecimiento 3 Adquisición 4 Análisis y presentación

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Ilustración 5. Sonda multicanal de alta densidad para analizador lógico.

paso 1

paso 2

paso 3

paso 4

Conexión

Establecimiento

Adquisición

Análisis y presentación

Ilustración 3. Funcionamiento simplificado de un analizador lógico.

Conexión al sistema bajo prueba Sonda Un analizador lógico se diferencia de un osciloscopio por el elevado número de señales que puede capturar a la vez. Las sondas de adquisición se conectan al SUT. La tensión de entrada se compara con el umbral de voltaje (Vth) en el comparador interno de la sonda, que es donde se toma la decisión acerca del estado lógico de la señal (1 ó 0). El usuario establece el valor de umbral, que comprende desde los niveles de TTL hasta CMOS, ECL y valores definidos por el usuario.

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Ilustración 7. La impedancia de la sonda del analizador lógico puede afectar a los tiempos de subida de la señal y a las medidas de las relaciones de temporización.

Ilustración 6. Sonda de analizador sin conector D-MaxTM.

Las sondas del analizador lógico se suministran en varias formas físicas: Sondas de propósito general con “conjuntos de cables aéreos” diseñadas para la solución de problemas punto a punto, como se muestra en la Ilustración 4. Sondas multicanal de alta densidad que requieren conectores dedicados en la tarjeta de circuito, como se muestra en la Ilustración 5. Estas sondas pueden adquirir señales de alta calidad y tienen una repercusión mínima en el SUT. Sondas de compresión de alta densidad que utilizan un accesorio de sondas sin conector, como se muestra en la Ilustración 6. Este tipo de sonda está recomendado para aquellas aplicaciones que requieren una mayor densidad de la señal o un mecanismo de instalación de sondas sin conectores que permitan conexiones rápidas y fiables al sistema bajo prueba. La impedancia de las sondas del analizador lógico (capacitancia, resistencia e inductancia) se convierte en parte de la carga general del circuito bajo prueba. Todas las sondas presentan características de carga. La sonda del analizador lógico debe introducir una carga mínima en el SUT y proporcionar una señal precisa al analizador lógico. La capacitancia de la sonda tiende a provocar una “atenuación progresiva” de los flancos de las transiciones de la señal, tal como se muestra en la Ilustración 7. Esta atenuación ralentiza la transición del flanco en un período de tiempo representado como “tΔ” en la Ilustración 7. ¿Por qué

es importante esto? Porque un flanco más lento cruza el umbral lógico del circuito después e introduce errores de temporización en el SUT. Este problema se agrava a medida que aumentan las velocidades del reloj. En los sistemas de alta velocidad, una capacitancia de sonda excesiva puede llegar a impedir el funcionamiento del SUT. Por tanto, es esencial elegir la sonda con la menor capacitancia total posible. También debe tenerse en cuenta que las pinzas de la sonda y los conjuntos de cables aumentan la carga capacitiva de los circuitos a los que están conectados. Siempre que sea posible, utilice un adaptador correctamente compensado.

Configuración Configuración de los modos del reloj Selección del modo del reloj

Los analizadores lógicos están diseñados para capturar datos de dispositivos de varios pines y buses. El término “velocidad de captura” hace referencia a la frecuencia con que se realiza una muestra de las entradas. Es la misma función que la base de tiempos de un osciloscopio. Los términos “realizar muestras”, “adquirir” y “capturar” suelen utilizarse de forma indistinta cuando se describen las operaciones del analizador lógico. Existen dos tipos de adquisición de datos o modos de reloj: La adquisición de temporización captura la información de temporización de la señal. En este modo, se utiliza un reloj interno del analizador lógico para las muestras de los datos. Cuanto más rápido se realicen estas muestras de datos, mayor será la resolución de la medida. No existe una

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relación de temporización fija entre el dispositivo de destino y los datos adquiridos por el analizador lógico. Este modo de adquisición se utiliza principalmente cuando la relación de temporización entre las señales del SUT es de suma importancia.

Sugerencias de configuración del modo de reloj Al configurar un analizador lógico para adquirir datos, se recomienda seguir algunas pautas generales:

La adquisición de estado se utiliza para adquirir el “estado” del SUT. Una señal del SUT define el punto de muestra (el momento y la frecuencia con que se adquieren los datos). La señal utilizada para controlar la adquisición puede ser el reloj del sistema, una señal de control en el bus o una señal que provoque un cambio de estado del SUT. Se realiza una muestra de los datos en el flanco activo, que representan el estado del SUT cuando las señales lógicas son estables. El analizador lógico realiza las muestras sólo si las señales elegidas son válidas. Lo que sucede entre los eventos del reloj no es relevante en este caso.

1. Adquisición de temporización (asíncrona): la velocidad del reloj de muestra desempeña un papel importante a la hora de determinar la resolución de la adquisición. La precisión de temporización de cualquier medida siempre incluirá un intervalo de muestra y otros errores especificados por el fabricante. Por ejemplo, si la velocidad del reloj de muestra es de 2 ns, se guardará una nueva muestra de datos en la memoria de adquisición cada 2 ns. Los datos que cambian después del reloj de muestra no se capturan hasta el siguiente reloj de muestra. Como no se puede conocer el momento exacto en que cambiaron los datos durante este período de 2 ns, la resolución neta es de 2 ns.

¿Qué determina el tipo de adquisición utilizado? La forma en que desee ver los datos. Si desea capturar un registro largo e ininterrumpido de datos de temporización y luego la adquisición de la temporización, la opción correcta para este trabajo es el reloj interno (o asíncrono).

2. Adquisición de estado (síncrona): al adquirir la información de estado, el analizador lógico, al igual que cualquier otro dispositivo sincrónico, debe contar con datos estables en las entradas antes y después del reloj de muestra. De este modo, se podrá garantizar la captura de los datos correctos.

O, también, puede adquirir los datos del modo en que los recibe el SUT. En este caso, deberá seleccionar la adquisición de estado (sincrónica). Con la adquisición de estado, se muestra una secuencia de estados sucesivos del SUT en una ventana de lista. La señal de reloj externo utilizada para la adquisición de estado puede ser cualquier señal relevante.

Configuración del disparo El disparo es otra capacidad que diferencia al analizador lógico de un osciloscopio. Los osciloscopios cuentan con eventos de disparo, pero tienen una capacidad relativamente limitada para responder a las condiciones binarias. Por el contrario, se puede evaluar una amplia variedad de condiciones lógicas (booleanas) para determinar cuándo se produce un disparo de analizador lógico. El objetivo del disparo es seleccionar los datos que el analizador lógico captura. El analizador lógico puede realizar un seguimiento de los estados lógicos del SUT y dispararse cuando se produzca un evento definido por el usuario en el SUT.

Al referirse a los analizadores lógicos, es importante comprender el término “evento”. Tiene varios significados. Puede ser una simple transición, intencionada o no, en una única línea de señal. Si busca un espurio, entonces ese es el “evento” relevante. Un evento puede ser el momento en que una señal concreta, como una de incremento o de habilitar, se convierte en válida. También puede ser la condición lógica definida que resulta de la combinación de transiciones de señales en un bus completo. Sin embargo, en todos los casos, el evento es algo que aparece cuando las señales cambian de un ciclo al siguiente. Se pueden utilizar muchas condiciones para disparar un analizador lógico. Por ejemplo, el analizador lógico puede reconocer un valor binario específico en una salida de contador o bus. Otras opciones de disparo incluyen: Palabras: patrones lógicos específicos definidos en sistema binario, hexadecimal, etc. Rangos: eventos que se producen entre un valor inferior y otro superior Contador: número de eventos programado por el usuario y registrado por un contador

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La simplicidad de sondas únicas

La confusión de sondas dobles

Sonda de estado

Sondas de temporización/estado

Sonda de temporización

Ilustración 8. Un sistema doble de sondas requiere dos sondas en cada punto de prueba, lo que reduce la calidad de la medida.

Señal: una señal externa como una reinicialización del sistema Espurios: pulsos que se producen entre adquisiciones Temporizador: el tiempo transcurrido entre dos eventos o la duración de un solo evento registrada por un temporizador Analógico: utilice un osciloscopio para el disparo en una característica analógica y para un disparo recíproco del analizador lógico Con todas estas condiciones de disparo disponibles, se puede realizar un seguimiento de los errores del sistema utilizando una búsqueda general de los fallos de estado y luego limitando la búsqueda con condiciones de disparo cada vez más explícitas.

Adquisición Estado y temporización simultáneos Durante la depuración de hardware y software (integración del sistema), resulta útil tener información de temporización y estado relacionada. Se puede detectar inicialmente un problema como un estado no válido en el bus. Esto puede deberse, por ejemplo, a una violación de temporización de establecimiento y retención. Si el analizador lógico no puede capturar simultáneamente los datos de estado y temporización, es difícil aislar el problema y lleva bastante tiempo.

Ilustración 9. Un sistema de sondas permite la adquisición simultánea de estado y temporización con la misma sonda, para lograr un entorno de medida más sencillo y limpio.

Algunos analizadores lógicos requieren la conexión de una sonda de temporización independiente para adquirir la información de temporización y utilizar hardware de adquisición adicional. Estos instrumentos requieren que conecte dos tipos de sondas al SUT a la vez, como se muestra en la Ilustración 8. Una sonda conecta el SUT al módulo de temporización, mientras que una segunda conecta los mismos puntos de prueba al módulo de estado. Esto se conoce como “sistema doble de sondas”. Es una configuración que puede poner en peligro el entorno de impedancia de sus señales. La utilización de dos sondas a la vez reducirá la carga de la señal, lo que degradará los tiempos de subida y de bajada, la amplitud y las prestaciones de ruido del SUT. La Ilustración 8 es un ejemplo simplificado que muestra sólo algunas conexiones representativas. En una medida real, puede haber conectados cuatro, ocho o más cables de varios conductores. Es mejor adquirir los datos de estado y temporización simultáneamente, con la misma sonda y al mismo tiempo, como se muestra en la Ilustración 9. Una conexión, un establecimiento y una adquisición proporcionan datos de estado y de temporización. Esto simplifica la conexión mecánica de las sondas y reduce los problemas. Con una adquisición simultánea de los datos de temporización y estado, el analizador lógico captura toda la información necesaria para realizar el análisis de temporización y estado.

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No hay un segundo paso y, por tanto, la probabilidad de errores y daños mecánicos es menor que con un sistema doble de sondas. La repercusión de una única sonda en el circuito es menor, lo que garantiza unas medidas más precisas y un menor impacto en el funcionamiento del circuito. Cuanto mayor sea la resolución de la temporización, más datos podrá ver y utilizarlos para disparar en el diseño, aumentando así las posibilidades de detectar problemas. Memoria de adquisición en tiempo real Los sistemas de reloj, disparo y sondas del analizador lógico sirven para proporcionar datos a la memoria de adquisición en tiempo real. Esta memoria es el núcleo del instrumento, el destino de todos los datos de la muestra del SUT, y la fuente para todos los análisis y presentaciones del instrumento. Los analizadores lógicos disponen de una memoria capaz de almacenar datos a la velocidad de muestra del instrumento. Esta memoria puede considerarse una matriz que tiene un ancho de canal y una profundidad de memoria, como se muestra en la Ilustración 10. El instrumento acumula un registro de toda la actividad de las señales hasta que se produce un evento de disparo o el usuario le indica que se detenga. El resultado es una adquisición, básicamente una presentación de forma de onda multicanal que permite ver la interacción de todas las señales que ha adquirido con un grado de precisión de temporización muy elevado. El recuento de canales y la profundidad de memoria son factores esenciales en la elección de un analizador lógico. A continuación se muestran algunas sugerencias que le ayudarán a determinar el recuento de canales y la profundidad de memoria: ¿Cuántas señales necesita capturar y analizar? El recuento de canales del analizador lógico tiene una relación directa con el número de señales que desee capturar. Los buses del sistema digital se suministran en varios anchos y a menudo es necesario conectar una sonda a otras señales (relojes, habilitar, etc.) a la vez que se supervisa el bus completo. No olvide tener en cuenta todos los buses y señales que deberá adquirir simultáneamente. ¿Cuánto “tiempo” necesita adquirir? Esto determina el requisito de profundidad de memoria del analizador lógico y es muy importante para la adquisición de temporización. Para una capacidad de memoria determinada, el tiempo total de adquisición

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Ilustración 10. El analizador lógico almacena los datos de adquisición en la memoria profunda, con un canal de profundidad completa para cada entrada digital.

disminuye a medida que aumenta la velocidad de muestra. Por ejemplo, los datos almacenados en una memoria de 1 M cubren 1 segundo de tiempo cuando la velocidad de muestra es de 1 ms. Sin embargo, la misma memoria de 1 M cubrirá sólo 10 ms de tiempo para un período de reloj de adquisición de 10 ns. La adquisición de más muestras (tiempo) aumenta la posibilidad de capturar un error y el fallo que lo provocó (consulte la explicación que se incluye a continuación). Los analizadores lógicos realizan muestras de datos continuamente, llenando la memoria de adquisición en tiempo real y evitando el desbordamiento mediante un proceso basado en el principio de que lo primero en entrar es lo primero que se elimina, como se muestra en la Ilustración 11. De esta manera, siempre hay un flujo constante de datos en tiempo real por la memoria. Cuando se produce el evento de disparo, comienza el proceso de “detención”, que mantiene los datos en la memoria. La ubicación del disparo en la memoria es flexible, lo que permite capturar y examinar los eventos que se han producido antes, después y aproximadamente a la vez que el evento de disparo. Se trata de una característica muy útil para la solución de problemas. Si el disparo se produce por un síntoma, normalmente algún tipo de error, puede configurar el analizador lógico para que almacene los datos anteriores al disparo (datos de “predisparo”) y capture el fallo que provocó el síntoma. También puede establecer el analizador lógico para que almacene una cantidad determinada de datos tras el disparo (datos posteriores al disparo o “postdisparo”) para ver los posibles efectos producidos por el error. Existen otras combinaciones de ubicación de disparo, como se muestra en las Ilustraciones 12 y 13.

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Ilustración 11. El analizador lógico captura y elimina los datos basándose en el principio de que lo primero en entrar es lo primero que se elimina, hasta que se produce un evento de disparo.

TM

Ilustración 14. La adquisición de MagniVu muestra un espurio en la señal del reloj.

Ilustración 12. Captura de datos alrededor del disparo: los datos a la izquierda del punto de disparo son los datos previos al disparo (“predisparo”), mientras que los que aparecen a la derecha son los datos posteriores al disparo (“postdisparo”). El disparo se puede colocar entre el 0% y el 100% de la memoria.

definido por la velocidad del reloj activa. El flanco capturado puede haberse producido algunos picosegundos después de la muestra anterior o unos picosegundos antes de la muestra siguiente, o en algún punto entre ambos valores. Por ello, el intervalo de la muestra determina la resolución del instrumento. La evolución de los dispositivos de comunicación y los buses de cálculo de alta velocidad está impulsando la necesidad de una mejora en la resolución de temporización de los analizadores lógicos. La tecnología de adquisición de MagniVu de Tektronix, una característica estándar en la serie TLA, es la respuesta a este desafío. La adquisición de MagniVu se basa en una memoria buffer de alta velocidad que captura la información a mayores intervalos alrededor del punto de disparo. También aquí, las nuevas muestras sustituyen constantemente a las más antiguas a medida que se llena la memoria. Cada canal cuenta con su propia memoria buffer de MagniVu. La adquisición de MagniVu mantiene un registro dinámico y de alta resolución de las transiciones y eventos que pueden resultar invisibles a la resolución de las adquisiciones de la memoria principal. TM

Ilustración 13. Captura de datos que se produjeron en un número de ciclos o momento específicos posteriores al disparo.

Una vez configurados los sistemas de sondas, relojes y disparos, el analizador lógico está preparado para utilizarse. El resultado será una memoria de adquisición en tiempo real llena de datos que permitirán analizar de varias formas el comportamiento del SUT. La memoria de adquisición principal del analizador lógico mantiene un registro amplio y completo de la actividad de las señales. Algunos de los analizadores lógicos actuales pueden capturar datos a velocidades de varios gigahertzios en cientos de canales, acumulando los resultados en un amplio registro. Esto resulta especialmente útil para una descripción general de la actividad del bus a largo plazo. Se considera que cada transición de señal mostrada se ha producido en algún momento del intervalo de muestra

La adquisición de MagniVu es muy importante en la capacidad líder del sector de la serie TLA para detectar errores de temporización difíciles de captar como los espurios estrechos y las violaciones de establecimiento/retención que los analizadores lógicos convencionales no detectan. Como se muestra en la Ilustración 14, este registro de alta resolución se puede ver en la pantalla alineado perfectamente con las demás formas de onda de temporización de la memoria principal.

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Herramientas para solución de problemas analógicos-digitales integradas Los diseñadores que desean realizar un seguimiento de los errores digitales también deben tener en cuenta el dominio analógico. En los sistemas actuales, con velocidades de flancos y datos muy elevadas, las características analógicas subyacentes a las señales digitales tienen un efecto aún mayor en el comportamiento del sistema, en concreto, en la fiabilidad y predictibilidad. Las aberraciones en las señales pueden deberse a problemas en el dominio analógico: discrepancia de impedancias, efectos en la línea de transmisión, etc. Del mismo modo, las aberraciones en las señales pueden derivarse de problemas digitales como las violaciones de establecimiento y retención. Existe un alto grado de interacción entre los efectos de la señal digital y analógica. La detección inicial de una anomalía y su repercusión en el dominio digital se produce normalmente en el analizador lógico. Esta es la herramienta que captura decenas o incluso cientos de canales a la vez y durante períodos de tiempo prolongados; por tanto, es el instrumento de adquisición que posiblemente estará conectado a la señal correcta en el momento adecuado. La caracterización de las aberraciones en las señales, una vez descubiertas, es tarea del osciloscopio en tiempo real. Esta herramienta puede adquirir los espurios y las transiciones con todo detalle, además de información de amplitud y temporización muy precisa. El seguimiento de estas características analógicas suele ser el medio más rápido para resolver un problema digital. Una solución de problemas eficaz requiere herramientas y métodos que puedan aplicarse en ambos dominios. La captura de la interacción entre los dos dominios, y su presentación en formas analógicas y digitales, es la clave para una solución de problemas eficaz. Algunas soluciones modernas, especialmente los analizadores lógicos de la serie TLA y los osciloscopios de la serie TDS de Tektronix, incluyen características para integrar las dos plataformas. El conjunto de herramientas iLink de Tektronix permite que el analizador lógico y el osciloscopio “colaboren”, compartiendo los disparos y las presentaciones relacionadas en el tiempo. TM

Ilustración 15. Vista analógica/digital relacionada en el tiempo de una anomalía.

El conjunto de herramientas iLink incluye varios elementos diseñados para acelerar la detección de problemas y su solución: TM

El multiplexado de iCapture permite la adquisición digital y analógica simultánea mediante una única sonda de analizador lógico. TM

La presentación de iView ofrece medidas del osciloscopio y el analizador lógico relacionadas en el tiempo e integradas en la pantalla del analizador lógico. TM

El análisis de iVerify permite un análisis de bus multicanal y una comprobación de la validación mediante diagramas de ojo generados por el osciloscopio. TM

La Ilustración 15 muestra una presentación de iView en un analizador lógico de la serie TLA. La señal aparece tanto en su forma digital como analógica, ya que el analizador lógico de la serie TLA relaciona en el tiempo la traza del osciloscopio TDS integrado.

Análisis y presentación Los datos almacenados en la memoria de adquisición en tiempo real se pueden utilizar en una serie de modos de presentación y análisis. Una vez que la información está almacenada en el sistema, se puede ver en formatos que incluyen desde formas de onda de temporización hasta instrucciones mnemónicas relacionadas con el código fuente. Presentación de formas de onda La presentación de la forma de onda es una vista multicanal detallada que permite ver la relación en el tiempo de todas las señales capturadas, de forma muy parecida a la de un

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Ilustración 16. Presentación de forma de onda del analizador lógico (simplificada).

osciloscopio. La Ilustración 16 muestra una presentación simplificada de una forma de onda. En la ilustración, se han agregado marcas de reloj de muestra para indicar los puntos en los que se han tomado las muestras. La presentación de la forma de onda suele utilizarse en los análisis de temporización y es muy útil para: Diagnosticar problemas de temporización en el hardware del SUT Verificar el correcto funcionamiento del hardware comparando los resultados grabados con una salida del simulador o diagramas de temporización de una hoja de datos Medir las características del hardware relacionadas con la temporización: – Condiciones de urgencia – Retardos de propagación – Ausencia o presencia de pulsos Analizar espurios

Presentación de listas La presentación de listas proporciona información de estado en un formato alfanumérico que puede seleccionar el usuario. Los valores de datos de la lista se desarrollan a partir de las muestras capturadas en todo un bus y pueden representarse, entre otros, en formato hexadecimal. Como muestra la Ilustración 17, consiste en tomar una “sección” vertical de todas las formas de onda de un bus. La sección transversal del bus de cuatro bits representa una muestra que está almacenada en la memoria de adquisición en tiempo real. En la Ilustración 17, los números

Ilustración 17. La adquisición de estado captura una “sección” de los datos de un bus cuando la señal de reloj externo permite una adquisición.

Muestra

0 1 2 3 4 5 6 7

Contador

0111 1111 0000 1000 0100 1100 0010 1010

Contador

7 F 0 8 4 C 2 A

Estampado de tiempos

0 ps 114.000 ns 228.000 ns 342.000 ns 457.000 ns 570.500 ns 685.000 ns 799.000 ns

Ilustración 18. Presentación de listas.

de la sección sombreada son lo que mostraría el analizador lógico, normalmente en formato hexadecimal. El objetivo de la presentación de listas es mostrar el estado del SUT. La presentación de listas de la Ilustración 18 permite ver el flujo de información exactamente como lo detecta el SUT: un flujo de palabras de datos. Los datos de estado se muestran en varios formatos. La traza de instrucciones en tiempo real desglosa cada una de las transacciones del bus y determina exactamente las instrucciones que se han leído en el mismo. Coloca la instrucción mnemónica adecuada y la dirección asociada en la pantalla del analizador lógico. La Ilustración 19 es un ejemplo de una presentación de traza de instrucciones en tiempo real. Una pantalla adicional, la de depuración del código fuente, permite que el trabajo de depuración sea más eficaz al relacionar el código fuente con el historial de la traza de instrucciones. Muestra al instante lo que está sucediendo cuando se ejecuta una instrucción. La Ilustración 20 es una presentación del código fuente relacionada con la traza de www.tektronix.com/logic_analyzers 13

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Ilustración 19. Presentación de trazas de instrucciones en tiempo real.

Ilustración 21. Mejora en la productividad mediante medidas automatizadas.

Medidas automatizadas

Ilustración 20. Presentación del código fuente. La línea 27 de esta presentación está relacionada con la muestra 120 de la presentación de traza de instrucciones de la Ilustración 19.

instrucciones en tiempo real de la Ilustración 19. Con la ayuda de paquetes de soporte específicos para el procesador, los datos del análisis de estado se pueden mostrar en un formato mnemónico. Esto facilita la depuración de problemas de software en el SUT. Con este conocimiento, puede acceder a una presentación de estado de nivel inferior (por ejemplo, hexadecimal) o a una presentación de diagrama de temporización para realizar un seguimiento del origen del error. Las aplicaciones de análisis de estado incluyen: Análisis paramétricos y de márgenes (por ejemplo, valores de establecimiento y retención) Detección de violaciones de temporización de establecimiento y retención Depuración e integración de hardware/software Depuración del estado de la máquina Optimización del sistema Seguimiento de los datos de un diseño completo

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La opción de arrastrar y soltar las medidas automatizadas permite realizar medidas sofisticadas con los datos de adquisición del analizador lógico. Existe una amplia gama de opciones de medida similares a las de un osciloscopio, como la frecuencia, el período, el ancho de pulso, el ciclo de trabajo y el recuento de flancos. Las medidas automatizadas ofrecen resultados de medida sumamente completos y rápidos obtenidos en tamaños de muestras muy grandes. La realización de una medida es sencilla: haga clic en un icono de medida seleccionado de un grupo de iconos relacionados que aparecen en el panel de fichas, arrastre el icono hasta la traza de la forma de onda en la ventana principal y suéltelo. El analizador lógico configura la medida, realiza cualquier paso de análisis necesario (por ejemplo, calcula el ancho del pulso) y muestra el resultado como se ve en la Ilustración 21. Tenga en cuenta que estos pasos están completamente automatizados, evitando los prolongados métodos de medida manual que se utilizaban anteriormente.

Términos y consideraciones acerca de las prestaciones El analizador lógico cuenta con una serie de indicadores cuantitativos que ofrecen información sobre sus prestaciones y eficacia. Algunos de estos indicadores están relacionados con la velocidad de muestra utilizada como eje de frecuencia de medida, un elemento análogo al ancho de banda de un osciloscopio de almacenamiento digital (DSO). Aunque el usuario de un DSO también conocerá

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algunos de los términos asociados a los sistemas de sondas y disparo, existen muchos atributos que son exclusivos del dominio digital del analizador lógico. Como el analizador lógico no intenta capturar ni reconstruir una señal analógica, algunos aspectos como los modos de recuento de canales y de sincronización (reloj) son muy importantes, mientras que los factores analógicos como la precisión vertical son secundarios. La siguiente lista de términos y consideraciones acerca de las prestaciones hace referencia a los analizadores lógicos de la serie TLA de Tektronix, una solución líder del sector que satisface las necesidades de las aplicaciones de diseño digital más exigentes. Velocidad de adquisición de temporización La misión más básica del analizador lógico es crear un diagrama de temporización basado en los datos que ha adquirido. Si el DUT funciona correctamente y se ha configurado bien la adquisición, la presentación de temporización del analizador lógico será virtualmente idéntica al diagrama de temporización procedente del simulador de diseño o del libro de datos. Sin embargo, esto depende de la resolución del analizador lógico, su velocidad de muestra. La adquisición de temporización es asíncrona; es decir, el reloj de muestra funciona independientemente de la señal de entrada. Cuanto mayor sea la velocidad de muestra, más posibilidades existen de que una muestra detecte de forma precisa la temporización de un evento como una transición. Por ejemplo, un analizador lógico de la serie TLA con una frecuencia de muestra de 2 GHz tendría una resolución de 500 ps. Por tanto, en el peor de los casos, la presentación de temporización refleja la ubicación de flancos a 500 ps del flanco real. Velocidad de adquisición de estado La adquisición de estado es sincrónica. Depende de un disparo externo del DUT para controlar el tiempo de las adquisiciones. La adquisición de estado está diseñada para ayudar a los ingenieros a realizar un seguimiento del flujo de datos y a programar la ejecución de los procesadores y buses. Los analizadores lógicos, como la serie TLA,

pueden ofrecer frecuencias de adquisición de estado de 450 MHz, con una ventana de establecimiento/retención de 625 ps en todos los canales para garantizar una captura precisa de los datos. Tenga en cuenta que esta frecuencia es relevante para las transacciones de E/S y del bus que el analizador lógico supervisará, aunque no para la velocidad del reloj interno del DUT. Si bien la velocidad interna del dispositivo puede estar en el rango de varios gigahertzios, su comunicación con los buses y otros dispositivos se encuentra en el mismo orden que la frecuencia de adquisición de estado del analizador lógico. Velocidad de adquisición de MagniVu La adquisición de MagniVu es válida para los modos de adquisición de estado o de temporización. La adquisición de MagniVu proporciona una mayor resolución de muestreo en todos los canales y acumula muestras adicionales alrededor del punto de disparo, permitiendo detectar los problemas difíciles con mayor facilidad. Entre las capacidades adicionales se incluyen velocidades de muestra de MagniVu ajustables, posiciones de disparo móviles y una acción de disparo adicional de MagniVu que puede activarse independientemente del disparo principal. Longitud de registro La longitud de registro es otra especificación clave del analizador lógico. Un analizador lógico capaz de almacenar más “tiempo” en forma de datos de muestra resulta muy útil, ya que el síntoma que dispara una adquisición puede producirse bastante después de su causa. Con una mayor longitud de registro, a menudo es posible capturar y ver ambos, lo que simplifica en gran medida el proceso de solución de errores. Los analizadores lógicos de la serie TLA se pueden configurar con varias longitudes de registro. También es posible concatenar la memoria desde cuatro canales hasta el cuádruple de la profundidad disponible. Si es necesario, esto permite crear longitudes de registro muy grandes u obtener las prestaciones de una longitud de registro extensa a partir de una configuración más pequeña y de menor coste.

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Modularidad y recuento de canales El recuento de canales del analizador lógico es la base para poder admitir buses amplios o varios puntos de prueba en un sistema. El recuento de canales también es importante cuando se vuelve a configurar la longitud de registro del instrumento: para duplicar o cuadruplicar la longitud del registro se necesitan dos o cuatro canales, respectivamente. Con la tendencia actual hacia buses en serie de alta velocidad, el recuento de canales es más importante que nunca. Por ejemplo, un paquete de datos en serie de 32 bits debe distribuirse no sólo a uno, sino a 32 canales de analizador lógico. En otras palabras, la transición de arquitecturas paralelas a en serie no ha influido en la necesidad de un recuento de canales. Los analizadores lógicos de la serie TLA independientes se pueden configurar con un rango de recuentos de canales muy amplio. Los analizadores lógicos de la serie TLA pueden integrar distintos módulos de adquisición y conectarse entre sí para un recuento todavía mayor de canales. En última instancia, el sistema tiene cabida para miles de canales de adquisición. Una de las características específicas de la serie TLA es su capacidad de mantener la sincronización y unos tiempos muertos bajos de un módulo a otro, aunque estos se encuentren en unidades centrales distintas.

reconocedores de transiciones/flancos, reconocedores de rangos, temporizadores/contadores y un reconocedor de instantáneas, además de los disparos de espurios y establecimiento/retención. Sistema de sondas A medida que las densidades y velocidades de los circuitos aumentan significativamente con cada nueva generación de productos electrónicos, las soluciones de sistemas de sondas constituyen un componente cada vez más importante de la solución general del analizador lógico. Las sondas deben proporcionar densidades de canal que se ajusten a los dispositivos de destino y, al mismo tiempo, ofrecer conexiones positivas y preservar la calidad de la señal. La tecnología D-Max™ integrada en las sondas de los analizadores lógicos sin conectores de Tektronix constituye un método innovador para dar respuesta a estos desafíos. Proporcionan una conexión eléctrica y mecánica fiable y duradera entre la sonda y la tarjeta de circuito. Su capacitancia de entrada líder del sector minimiza los efectos de carga de las sondas en la señal. Estas sondas de compresión están diseñadas para conectarse mediante sencillas pastillas de acoplamiento en la placa de circuito, lo que permite contar con más espacio en la placa y minimiza el coste y la complejidad del diseño.

Disparo La flexibilidad de disparo es la clave para una detección rápida y eficaz de problemas pasados por alto. En un analizador lógico, el disparo consiste en establecer las condiciones que, cuando se cumplen, capturarán la adquisición y mostrarán el resultado. El hecho de que la adquisición se detenga indica que se ha producido la condición (a menos que se haya especificado una excepción de tiempo de espera). Actualmente, la configuración de disparo se ve simplificada gracias al proceso de arrastrar y soltar el disparo para una configuración más sencilla de los tipos de disparo habituales. Estos disparos evitan que el usuario tenga que elaborar unas complicadas configuraciones de disparo para los problemas de temporización diarios. Como demostrarán los ejemplos de aplicación que se incluyen en este documento, los analizadores lógicos también permiten una mayor especialización de estos disparos para poder afrontar problemas más complejos. Asimismo, los analizadores lógicos proporcionan varios estados de disparo, reconocedores de palabras,

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Ejemplos de medida con un analizador lógico Los siguientes ejemplos ilustrarán varios problemas comunes de medida y sus soluciones. Las explicaciones se han simplificado para centrarse en algunas técnicas básicas de adquisición del analizador lógico y la presentación de los datos resultantes. Algunos pasos y detalles de configuración se han omitido para una mayor brevedad. Para obtener información detallada adicional, consulte la documentación del instrumento, las notas de aplicación y otra información técnica. Realización de medidas de temporización de propósito general Uno de los pasos esenciales del proceso de validación es garantizar la relación de temporización adecuada entre las señales críticas de un sistema digital. Se debe evaluar una amplia serie de parámetros y señales de temporización: retardo de propagación, ancho del pulso, características de establecimiento y retención, desviación de la señal, etc.

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CK

D

Q T

Muestreo de A.L. Ilustración 22. Ejemplo de circuito basculante en “D” de velocidad de muestra en relación con la resolución.

Ilustración 23. Velocidad de muestra en relación con la resolución.

Para que las medidas de temporización resulten eficaces se necesita una herramienta que pueda ofrecer una adquisición de alta resolución en numerosos canales y, todo ello, con una mínima carga en el circuito que se está midiendo. Esta herramienta debe contar con capacidades de disparo flexibles que ayuden al diseñador a localizar rápidamente los problemas definiendo condiciones de disparo explícitas. Además, debe ofrecer capacidades de presentación y análisis que simplifiquen la interpretación de registros extensos.

Coloque el puntero del ratón en el flanco anterior de la señal Q y haga clic con el botón derecho del ratón. Si se selecciona “Move cursor 1 here” (Mover el cursor 1 aquí) en el menú resultante, el cursor de la primera medida se moverá hasta esta ubicación. A continuación, puede “desplazar” el cursor hasta el flanco anterior utilizando la característica de arrastrar y soltar. Esta posición se convierte en el comienzo de la franja de tiempo que se medirá.

Normalmente, las medidas de temporización son necesarias al validar un nuevo diseño digital. El ejemplo siguiente muestra una medida de temporización en un circuito basculante en “D” con las conexiones que se indican en la Ilustración 22. Este ejemplo está basado en las características de los analizadores lógicos de la serie TLA de Tektronix. En el mundo real, dicha medida puede adquirir simultáneamente cientos o incluso miles de señales. Sin embargo, el principio es el mismo en cualquier caso y, como muestra el ejemplo, las medidas de temporización son rápidas, fáciles de realizar y precisas.

Coloque el cursor del ratón en el flanco posterior de la señal Q. Haga clic con el botón derecho y seleccione “Move cursor 2 here” (Mover el cursor 2 aquí) para colocar el cursor. De nuevo, puede utilizar la característica de “desplazar” el cursor para alinear de forma más sencilla el cursor con el flanco. Este será el final de la franja de tiempo que se va a medir.

Configure el disparo y el reloj. Este ejemplo utiliza la configuración “IF Anything, THEN Trigger” (si hay evento, disparo) y el reloj interno (asíncrono). También existe un paso de configuración, que no entra en el ámbito de este documento, para aplicar un nombre a las señales y asignarlas a canales específicos del analizador lógico. Tras realizar una operación “Run” (Ejecutar) para adquirir los datos de la señal, utilice el control de posición horizontal o la barra de desplazamiento de memoria para colocar los datos en pantalla de forma que el indicador de disparo (marcado con una “T”) se vea.

Como el eje Y de la presentación indica el tiempo, la diferencia entre el Cursor 2 y el Cursor 1 es la medida del tiempo. El resultado de 52 ns aparece en la lectura “Delta Time” (Tiempo relativo) de la presentación. La resolución de la medida depende de la velocidad de muestra; en la Ilustración 23 se trata de 2 ns, como indican las marcas de la pista de muestra. Tenga en cuenta que la medida “Delta Time” (Tiempo relativo) no puede tener una resolución superior a la velocidad de muestra. Detección y presentación de espurios intermitentes Los espurios son una molestia continua para los diseñadores de sistemas digitales. Estos pulsos erráticos son intermitentes y pueden ser irregulares en amplitud

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CK

D

Espurio Q

Muestreo de MagniVu

Ilustración 24. Ejemplo de circuito basculante en “D” de adquisición de MagniVu con mayor resolución.

y duración. Además, son irremediablemente difíciles de detectar y capturar; sin embargo, los efectos de un espurio impredecible pueden impedir el correcto funcionamiento de un sistema. Por ejemplo, un elemento lógico puede malinterpretar fácilmente un espurio como un pulso de reloj. Esto a su vez puede enviar datos por el bus de forma prematura, creando errores que se extenderán por todo el sistema. Hay una serie de condiciones que pueden provocar espurios: diafonía, acoplamiento inductivo, condiciones de urgencia, violaciones de temporización, etc. Los espurios pueden eludir las medidas de temporización de un analizador lógico convencional porque su duración es muy breve. Un espurio puede fácilmente aparecer y luego desvanecerse en el tiempo entre dos adquisiciones del analizador lógico. Sólo un analizador lógico con una resolución de temporización muy elevada (es decir, una alta frecuencia de reloj cuando se ejecuta en modo asíncrono) tiene capacidad para capturar estos eventos tan breves. En teoría, el analizador lógico resaltará automáticamente el espurio y el canal. El siguiente ejemplo muestra el proceso de captura de un espurio estrecho mediante un analizador lógico de la serie TLA. De nuevo, el dispositivo bajo prueba (DUT) es un circuito basculante en “D” con la temporización de la señal que se muestra en la Ilustración 24. La resolución de temporización de MagniVu se utiliza para detectar y mostrar el espurio con gran precisión. Como el ejemplo no pretende ser un tutorial detallado, algunos pasos se han omitido para mantener la coherencia con los objetivos de este manual.

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Ilustración 25. El disparo de espurio con adquisición de MagniVu ofrece una mayor resolución.

En las configuraciones de disparo anteriores, hemos adquirido formas de onda en nuestra ventana de formas de onda. La captura de un espurio resulta sencilla con la característica de arrastrar y soltar el disparo. Haga clic en la ficha “Trigger” (Disparo) de la parte inferior de la pantalla. Haga clic en la opción Glitch trigger (Disparo de espurio) de la cesta, y arrastre y suéltela en la forma de onda del bus. Ahora, haga clic en el botón Run (Ejecutar). Los espurios de dichos buses se capturarán y mostrarán en la ventana de formas de onda. La adquisición se muestra en la Ilustración 25. Esta pantalla incluye varios canales que se han agregado (mediante otro paso de configuración que no requiere una segunda adquisición) para mostrar el contenido de la adquisición de alta resolución de MagniVu. En la traza de la forma de onda de salida Q, observe el marcador rojo a la izquierda (anterior) del indicador de disparo. Este indica que se ha detectado un espurio en algún lugar del área roja entre el punto de muestra de disparo y el punto de muestra de datos inmediatamente anterior. El canal de MagniVu de la salida Q (traza inferior) revela exactamente dónde se ha producido el espurio. En este punto, la temporización del espurio ya se conoce y se pueden utilizar las características de ampliación y cursor del instrumento para medir el ancho del pulso.

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CLK externa Ilustración 27. Presentación de eventos de establecimiento y retención.

Retención

D

Establecimiento Q

Muestreo de MagniVu

Ilustración 26. Relaciones de temporización de establecimiento y retención.

Captura de violaciones de establecimiento o de retención El tiempo de establecimiento se define como el tiempo mínimo que los datos de entrada deben ser válidos y estables antes de que se produzca el pulso de la señal del reloj (consulte la Ilustración 26) que los modifica en el dispositivo. El tiempo de retención es el tiempo mínimo que los datos deben ser válidos y estables después de que se produzca el pulso de la señal del reloj. Los fabricantes de dispositivos digitales especifican los parámetros de establecimiento y retención; por tanto, los ingenieros deben esforzarse en garantizar que sus diseños no incumplan las especificaciones. Sin embargo, la aplicación actual de niveles de tolerancia más estrictos y el uso generalizado de componentes más rápidos que aumentan la fluidez de salida convierten a las violaciones de establecimiento y retención en problemas cada vez más habituales. Estas violaciones pueden hacer que la salida del dispositivo sea inestable (una condición conocida como “metaestabilidad”), además de provocar espurios imprevistos y otros errores. Los diseñadores deben comprobar sus circuitos con atención para determinar si las violaciones de las normas de diseño están causando problemas de establecimiento y retención. En los últimos años, los requisitos de establecimiento y retención se han ajustado hasta el punto de que resulta difícil para la mayoría de los analizadores lógicos de propósito general convencionales detectar y capturar los eventos. La única respuesta real es un analizador lógico con una resolución de muestreo inferior a un nanosegundo. Los analizadores lógicos de la serie TLA de Tektronix con sus características

Ilustración 28. La presentación resultante muestra la temporización de establecimiento y retención.

de adquisición de MagniVu son una solución demostrada para las medidas de establecimiento y retención. El siguiente ejemplo presenta el modo de adquisición sincrónica, que se basa en una señal de reloj externo para controlar el muestreo. Independientemente del modo, la característica de MagniVu está siempre disponible y proporciona un buffer de datos de muestras de alta resolución alrededor del punto de disparo. De nuevo, el DUT es un circuito basculante en “D” con una única salida, pero el ejemplo es también válido para un dispositivo con cientos de salidas. El uso de la adquisición de MagniVu para ver los datos nos permite la máxima resolución de temporización posible. Debe tenerse en cuenta que para este tutorial se ha creado una ventana de datos que sólo incluye adquisiciones de MagniVu. Como el disparo se realizará en una violación de establecimiento o retención, la característica de MagniVu puede ofrecer la mejor resolución de temporización posible alrededor de la violación. En este ejemplo, el DUT proporciona la señal de reloj externo que controla las adquisiciones sincrónicas. La capacidad de arrastrar y soltar el disparo del analizador lógico puede utilizarse para crear un disparo de establecimiento y retención. Una característica exclusiva de este modo es la capacidad para definir fácilmente parámetros explícitos de violación de establecimiento y retención, como se muestra en la Ilustración 27. Los menús secundarios adicionales de la ventana de configuración permiten delimitar otros aspectos www.tektronix.com/logic_analyzers 19

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de la definición de la señal, como las condiciones lógicas y los términos de pulso negativo o positivo. Cuando se ejecuta la prueba, el analizador lógico evalúa cada flanco ascendente del reloj en busca de una violación de establecimiento o retención. Supervisa millones de eventos y captura sólo los que no cumplen con los requisitos de establecimiento o retención. La presentación resultante se muestra en la Ilustración 28. En este caso, el tiempo de establecimiento es de 2,375 ns, bastante menor que el límite definido de 10 ns.

Salva de datos

Muestra almacenada en transición

Ilustración 29. La técnica de almacenamiento transitorio sólo almacena datos cuando se producen las transiciones.

Utilización de almacenamiento de transición para aumentar la longitud de registro útil En ocasiones, el dispositivo bajo prueba emite una señal que consta de grupos ocasionales de eventos separados por largos intervalos de inactividad. Por ejemplo, algunos tipos de sistemas de radar activan sus convertidores D/A internos con salvas de datos muy separadas. Esto puede suponer un problema cuando se utilizan técnicas convencionales de almacenamiento y adquisición del analizador lógico. El instrumento utiliza una ubicación de memoria para cada intervalo de muestras, un método que se llama muy adecuadamente “Store All” (almacenar todo). Esto puede llenar rápidamente la memoria de adquisición con datos que no varían, lo que consume una valiosa capacidad necesaria para capturar los datos que realmente interesan: las salvas de la señal activa. Un método conocido como “Transitional Storage” (almacenamiento transitorio) soluciona el problema almacenando los datos únicamente cuando se produce una transición. La Ilustración 29 muestra este concepto. El analizador lógico realiza las muestras sólo si los datos cambian. Las salvas que se encuentran a segundos, minutos, horas o incluso días pueden capturarse con la resolución completa de la memoria de muestras principal del analizador lógico. El instrumento espera durante los largos períodos sin actividad. Tenga en cuenta que estos períodos prolongados de inactividad no se “ignoran”. Por el contrario, se supervisan en todo momento, pero no se registran. El siguiente ejemplo muestra la solución que ofrece un analizador lógico de la serie TLA. La versatilidad del algoritmo de disparo IF/THEN es de nuevo la mejor herramienta para distinguir las circunstancias únicas que requieren un almacenamiento transitorio. La interfaz de la serie TLA proporciona un menú desplegable de almacenamiento para seleccionar “Transitional” (transitorio) en vez de “All” (todos) los eventos. De esta forma aparece un

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Ilustración 30. Presentación que muestra la técnica de almacenamiento transitorio.

menú en el que se puede invocar el modo “IF Channel Burst=High THEN Trigger”. La realización de la prueba con estas condiciones especificadas producirá una presentación en pantalla parecida a la que se muestra en la Ilustración 30. Aquí, la salva contiene nueve grupos de ocho pulsos, de 22 ns de ancho, con los grupos separados por intervalos de inactividad de 428 ns. El almacenamiento transitorio ha permitido que el instrumento capture los dieciséis grupos de salvas, incluidos los siete restantes que no aparecen en pantalla, con un consumo de tan sólo 256 K de longitud de registro. La ventana de tiempo representa al menos 3,8 milisegundos de tiempo de adquisición, donde los grupos se repiten cada 2 milisegundos. Por contra, el modo de adquisición “Store All” (almacenar todo) habría capturado sólo uno de los grupos de salvas utilizando dos mil veces el espacio de memoria de 512 K. La memoria asignada se llenará aproximadamente en1 microsegundo, con gran parte del espacio ocupado por ciclos inactivos en “blanco”. El almacenamiento transitorio permitirá registrar mucha más información útil cada vez que ejecute una adquisición.

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Ejemplos de aplicación de analizadores lógicos La sección siguiente proporciona una descripción de los requisitos de medida y las consideraciones que necesitan ser tenidas en cuenta en algunas de las aplicaciones más importantes de hoy en día. FPGA El espectacular crecimiento en el tamaño y la complejidad del diseño hace del proceso de verificación del diseño un cuello de botella crítico para los sistemas actuales basados en FPGAs. El acceso limitado a las señales internas, los paquetes avanzados de FPGA y el ruido eléctrico de la tarjeta del circuito impreso (PCB) contribuyen en su conjunto a que la eliminación de errores y la verificación sean los procesos más difíciles del ciclo de diseño. Se puede fácilmente pasar más del 50% de la duración del ciclo de diseño depurando y verificando un diseño. Para ayudar en el proceso de depuración y verificación del diseño, se requieren nuevas herramientas que ayuden a eliminar los errores de diseño mientras la FPGA funciona a plena velocidad. Una de las decisiones más importantes que es necesario tomar en la fase de diseño es la elección de la metodología a utilizar para depurar la FPGA. Idealmente, se desea una metodología que sea transportable a todos los diseños de FPGAs, que proporcione penetración en el funcionamiento de la FPGA y en el funcionamiento del sistema y que proporcione la capacidad para establecer y analizar claramente los problemas difíciles. Hay realmente dos metodologías básicas de depuración de FPGAs cuando están ya instaladas en el circuito: la primera consiste en la utilización de un analizador lógico embebido y la segunda en la utilización de un analizador lógico externo. La selección de la metodología a utilizar depende de las necesidades de depuración del proyecto. Cada uno de los vendedores de FPGAs ofrece un núcleo de analizador lógico embebido. Estos bloques de propiedad intelectual se insertan en el diseño de la FPGA y proporcionan capacidades de disparo y almacenaje. Es importante observar que los propios recursos de la lógica de la FPGA se utilizan para el circuito de disparo y que los bloques de memoria de la FPGA se utilizan para implementar la capacidad del almacenaje. Típicamente, se utiliza un JTAG para configurar el funcionamiento del núcleo y luego se utiliza para pasar los datos capturados a un PC para su visualización. Debido a que el analizador lógico embebido utiliza recursos internos

de la FPGA su uso es más frecuente con FPGAs más grandes que pueden absorber mejor el consumo de recursos por parte del núcleo. Como en cualquier metodología de depuración, el analizador lógico embebido tiene algunos compromisos que se deben conocer.

Ventajas Se requieren algunos terminales más Sistema de sonda simple Relativamente baratos

Desventajas El tamaño del núcleo limita su uso a FPGAs de gran tamaño Se debe dedicar parte de la memoria interna Solo admite el análisis en el modo de estados Velocidad limitada No hay correlación entre la traza de datos de la FPGA y otras trazas del sistema

Debido a las limitaciones de la metodología del analizador lógico embebido, muchos diseñadores de FPGAs han adoptado una metodología que utiliza la flexibilidad de la FPGA y la potencia de un analizador lógico externo tal como la serie TLA de analizadores lógicos. Con esta metodología, las señales internas de interés se encaminan a los terminales de las FPGAs los cuales se conectan a su vez a un analizador lógico externo. Este método ofrece una memoria de gran profundidad que es útil para depurar problemas allí donde el síntoma y la causa real están separados por una gran cantidad de tiempo. También ofrece la capacidad de correlacionar las señales internas de la FPGA con otras actividades en el sistema. Como en el caso de la metodología del analizador lógico embebido, aquí también hay compromisos a tener en consideración. Ventajas Usa pocos o ninguno de los recursos de la lógica de la FPGA No usa memoria de la FPGA Funciona en los modos de estados y tiempos

Desventajas Requiere más terminales en la FPGA

Un cambio de los puntos donde se aplican las sondas puede requerir una recompilación del diseño Requiere una actualización manual de los nombres de las señales en el analizador lógico

Existe correlación entre las señales de la FPGA y otras señales del sistema

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Software FPGAView™

Tarjeta de PC FPGA Altera Quartus® II v5.1Interfaz de analizador lógico

Sonda del analizador lógico de Tektronix

USB-Blaster™ ó ByteBlaster™

JTAG

Figura 31. Implementación típica de FPGAView

Ambas metodologías pueden ser útiles dependiendo de la situación. El reto es determinar cual es el método apropiado para el diseño. Se deben hacer las preguntas siguientes. ¿Cuáles son los problemas que se pueden anticipar? Si se piensa que serán problemas funcionales aislados dentro de la FPGA, el uso de un analizador lógico embebido puede ser toda la capacidad de depuración que se necesita. Si, sin embargo, se prevén problemas mayores de depuración que pueden requerir la verificación de los márgenes de sincronización, la correlación de la actividad interna de la FPGA con otra actividad de la tarjeta o una capacidad de disparo más potente para aislar el problema, el uso de un analizador lógico externo es más adecuado para las necesidades de depuración. Vamos ahora a echar un vistazo con más detalle al método basado en el analizador lógico externo. Esencialmente, este método hace uso del P en la FPGA para reprogramar el dispositivo como sea necesario para encaminar las señales internas de interés a lo que típicamente es una pequeña cantidad de terminales. Esto es un método muy útil pero tiene limitaciones. Cada vez que se necesita mirar a un conjunto diferente de señales internas puede ser necesario cambiar de diseño (bien al nivel de RTL o usando una herramienta de edición de FPGAs) para encaminar el conjunto de señales deseado a los terminales de depuración. Esto es no sólo consume una gran cantidad de tiempo sino que

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requiere una recompilación del diseño que llevará aún más tiempo y potencialmente puede llegar a ocultar el problema al cambiar la sincronización del diseño. Hay una pequeña cantidad de terminales de depuración y la relación 1:1 entre las señales internas y los terminales de depuración limitan la visibilidad y la capacidad de penetración en el diseño. Para superar estas limitaciones, se ha creado un nuevo método de depuración de FPGAs que proporciona todas las ventajas del método basado en el analizador lógico externo al mismo tiempo que se eliminan sus limitaciones primarias. El paquete de software First Silicon Solution’s FPGAView, cuando se utiliza con un analizador lógico de la serie TLA de Tektronix, proporciona una solución completa para depurar las FPGAs de Altera o Xilinx y el hardware circundante. La combinación de FPGAView y un analizador lógico TLA permite ver lo que ocurre dentro del diseño de la FPGA y la correlación de las señales internas con las señales externas. Se consigue aumentar la productividad porque el proceso de recompilación del diseño, que consume mucho tiempo, es eliminado y se dispone de acceso a las señales internas múltiples por los terminales de depuración. Además, FPGAView puede manejar núcleos múltiples de prueba en un solo dispositivo. Esto es útil cuando se necesita supervisar diferentes dominios de reloj dentro de la FPGA. Se pueden manejar también varias FPGAs en una cadena de JTAG.

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Figura 32. Nexus Technology, Inc. NEX-FBD-NEXVu ventana de listado con datos de lectura de una DDR2 SDRAM de patrón alternado 5555,5555,5555,5555 hex y AAAA,AAAA,AAAA,AAAA hex.

La solución completa consiste de cuatro partes. En este ejemplo la primera pieza es un multiplexor de prueba proporcionado por Altera en Quartus® II software suite. Este multiplexor de prueba está disponible para todos los usuarios del software Quartus II. La segunda parte es el paquete de software FPGAView que permite que el usuario controle Test Mux e integre las otras piezas en una potente herramienta. La tercera parte es un analizador lógico de la serie TLA para adquirir y analizar los datos. Y la parte final es un cable de programación JTAG usado para controlar el multiplexor de prueba dentro de la FPGA. La combinación de FPGAView y un analizador lógico de la serie TLA puede simplificar muchas de las tareas de depuración con respecto a las FPGAs. Este conjunto de herramientas permite que se pueda mirar dentro del diseño de la FPGA y que se puedan correlacionar las señales internas con las señales externas. Se consigue aumentar la productividad porque el proceso de recompilación del diseño, que consume mucho tiempo, es eliminado y se dispone de acceso a múltiples señales internas por terminal.

Memoria La memoria dinámica de acceso aleatorio ha evolucionado a lo largo del tiempo impulsada por los requisitos para la obtención de memorias más rápidas, grandes, de bajo consumo y de tamaños físicos más pequeños. El primer paso fue la memoria RAM dinámica-síncrona que proporcionó un flanco de reloj para sincronizar su funcionamiento con el controlador de la memoria. Entonces la velocidad de datos aumentó usando la velocidad de datos doble (DDR: Double Data Rate). Y entonces para superar los problemas de la integridad de la señal, las memorias DDR2 SDRAM y DDR3 SDRAM evolucionaron para ir más rápidamente. Para guardar el paso con los ciclos más complejos y más cortos del diseño, los diseñadores de memoria necesitan varios equipos distintos de prueba para comprobar el diseño. Si se está examinado la impedancia y la longitud de las pistas se deberán utilizar osciloscopios de muestreo. Si se están examinando las señales eléctricas, desde la potencia a la integridad de señal de los relojes, jitter, etc., se deberán utilizar osciloscopios de fósforo digital. Si se están examinando las secuencias de comandos y los protocolos, se deberán utilizar analizadores lógicos para verificar el funcionamiento del sistema de memoria.

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Integridad de la señal La observación y la medida directa de la señal es la única manera de descubrir las causas de los problemas relacionados con la integridad de la señal. Como siempre, la elección de la herramienta correcta simplificará el trabajo. En la mayor parte de los casos, las medidas de la integridad de señal se realizan por los mismos instrumentos familiares encontrados en casi cualquier laboratorio electrónico de ingeniería. Entre estos instrumentos se incluyen el analizador lógico y el osciloscopio. Las sondas y el software completan el conjunto básico de herramientas. Además, las fuentes de la señal se pueden utilizar para proporcionar señales distorsionadas para las pruebas de tolerancia y la evaluación de nuevos dispositivos y sistemas. Cuando llega el momento de ajustar un sistema de medida de la integridad de la señal las consideraciones principales se centran alrededor de: – La utilización de sondas – El ancho de banda y la respuesta al escalón – La resolución temporal – La longitud del registro – El disparo – La integración Cuando se buscan problemas de integridad en señales digitales, especialmente en sistemas complejos con numerosos buses, entradas y salidas, el analizador lógico es la primera línea de defensa. Este instrumento dispone de un elevado número de canales, una memoria profunda y un disparo avanzado para adquirir la información digital de muchos puntos de prueba y después visualizarla de una forma coherente. Puesto que es un instrumento verdaderamente

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Figura 33. Un analizador lógico mostrando las formas de onda sincronizadas y la correlación de la traza del software en tiempo real con el código fuente.

digital, el analizador lógico detecta los cruces del umbral de tensión por las señales que está supervisando y después muestra las señales lógicas según son vistas por los chips lógicos (ICs). Las formas de onda de la sincronización resultante son claras y comprensibles, y se pueden comparar fácilmente con datos previstos para confirmar que las cosas están funcionando correctamente. Estas formas de onda sincronizadas son generalmente el punto de partida en la búsqueda de los problemas de la señal que comprometen la integridad de señal. Estos resultados se pueden interpretar más a fondo con la ayuda de los desensambladores y de los paquetes de soporte de los procesadores, que permiten que el analizador lógico correlacione el trazado del software en tiempo real (correlacionado con el código de fuente) con la actividad del hardware de bajo nivel.

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Característica del analizador lógico Integración de un osciloscopio Sistema de sondas Resolución de las medidas temporales Velocidad de la adquisición en estados Disparo Longitud de la memoria de adquisición Análisis Visualización en la pantalla

Capacidad recomendada para el análisis de SI Trazas del osciloscopio alineadas con respecto al tiempo en la pantalla del osciloscopio, diagramas de ojo multi-canal Adquisición simultánea en tiempos, estados y analógica mediante la misma sonda del analizador lógico 125 ps (con un reloj de 8 GHz) Hasta 800 MHz Hasta 256 M Flanco (edge), espurios (glitch), lógico, establecimiento/retención (Setup/Hold), etc. Paquetes para soporte de procesadores y desensambladores Pantallas múltiples

Figura 34. El análisis de la integridad de la señal requiere la utilización de alguno de los analizadores lógicos de más altas prestaciones disponible.

Sin embargo, no todos los analizadores lógicos están cualificados para el análisis de la integridad de señal a las extremas (¡y en aumento!) velocidades de transmisión de los datos de hoy en día. En la figura 34 se proporcionan algunas directrices sobre las especificaciones que deben ser consideradas al elegir un analizador lógico para la localización avanzada de averías relativas a la integridad de señal. Si todo el énfasis se realiza sobre la velocidad de muestreo y la capacidad de la memoria, es fácil pasar por alto las características de disparo de un analizador lógico. El disparo aún es a menudo la manera más rápida de encontrar un problema. Después de todo, si un analizador lógico dispara sobre un error, es una prueba de que ha ocurrido un error. La mayoría de los analizadores lógicos actuales incluyen disparos que detectan ciertos eventos que comprometen la integridad de la señal, tales como espurios y violaciones de los tiempos de establecimiento y retención. Estas condiciones de disparo se pueden aplicar a través de centenares de canales a la vez – es un punto fuerte exclusivo de los analizadores lógicos.

Conformidad, validación y depuración de datos serie El nivel de estandarización de los sistemas, subsistemas y componentes en las industrias de ordenadores y comunicaciones son los fundamentos sobre los que se cimienta la tecnología. El rango de ejemplos de estandarización va desde la señalización de LVDS al bus serie PCI Express diseñado para sustituir a la tecnología actual PCI. Los estándares invaden las arquitecturas de semiconductores, los protocolos de red y los componentes de software. Y para cada estándar, deben existir medios que permitan la certificación, en otras palabras, alguna forma de probar que los productos nuevos están de acuerdo con el estándar. Las arquitecturas de datos serie y los estándares que las soportan, son la frontera siguiente en el diseño digital. Los comités de la industria anuncian nuevos estándares serie o refinamientos en casi cada evento importante de la industria. De forma inevitable, los estándares que emergen requieren procedimientos de certificación que implican al equipo electrónico de prueba y medida: osciloscopios, analizadores lógicos, fuentes de la señal y otros más. Hay una necesidad urgente por parte del experto de soluciones eficientes que pueden acelerar el proceso de conformidad, validación y depuración de los datos serie.

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Osciloscopios de tiempo real

Analizadores lógicos

La herramienta seleccionada para medir la parte eléctrica de la capa física es un osciloscopio de tiempo real (RT) de altas prestaciones. Los osciloscopios avanzados de memoria digital (DSO) y los osciloscopios de fósforo digital (DPO) pueden capturar datos continuos y contiguos en el rango de varios gigabits con muy buena integridad de señal. El osciloscopio de tiempo real (RT) es una plataforma ideal para la validación de datos serie, depuración y pruebas de conformidad.

La herramienta preferida para medir los datos serie que siguen un formato (en comparación con características individuales de los pulsos) es el analizador lógico. A diferencia de los osciloscopios de tiempo real (RT) y de muestreo, los analizadores lógicos capturan datos binarios y los expresan en términos de relojes, ciclos y transiciones de flancos. El propósito del analizador lógico es el de simplificar la adquisición y el análisis de los aspectos puramente digitales de las transmisiones serie. Para llevar a buen fin la misión de depuración de los datos serie, se deben proporcionar unas características consistentes con las necesidades de los buses de alta velocidad: alta velocidad de muestreo, memoria profunda, disparo y sincronización flexibles y otras más.

Osciloscopios de muestreo Los únicos osciloscopios disponibles para observar la integridad de las señales analógicas de muy alta velocidad son los osciloscopios de muestreo de alta velocidad. Con un ancho de banda máximo de algo más de 70GHz, estos instrumentos son capaces de analizar señales ópticas y eléctricas de 40GBp/s y más allá. Una extensa librería de medidas incorporadas hace que estos sean la herramienta ideal para las pruebas de caracterización y conformidad de componentes, sistemas transmisores/receptores y sistemas de muy de alta velocidad de transmisión.

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Fuentes de señal Dentro de las buenas prácticas de la ingeniería de alta velocidad se incluyen la prueba de diseños bajo condiciones “del mundo real”. La herramienta correcta para reproducir de la forma más parecida posible esas condiciones es una fuente programable de señal. La generación de señales de prueba a las velocidades de datos de hoy en día requiere la utilización de generadores de datos sincronizados (DTG) y de generadores arbitrarios de formas de onda (AWG). Sin estos instrumentos no habría manera de probar y validar los nuevos diseños de la capa física. Muchas fuentes de la señal pueden replicar de nuevo las señales que se han capturado con un osciloscopio. Las señales pueden actuar como señales de referencia o se pueden modificar para realizar pruebas de tolerancia al dispositivo bajo prueba.

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Resumen Los analizadores lógicos son una herramienta indispensable para la solución de problemas digitales en todos los niveles. A medida que los dispositivos digitales son más rápidos y complejos, las soluciones de analizadores lógicos deben responder a esta nueva situación. Deben proporcionar la velocidad necesaria para capturar las anomalías más rápidas y fugaces de un diseño, la capacidad para ver todos los canales con una alta resolución y la profundidad de memoria para desentrañar las relaciones entre decenas, centenas o incluso miles de señales en varios ciclos. Este documento hace referencia a la serie TLA de analizadores lógicos de Tektronix que cumple con estos requisitos. Hemos observado que variables como el disparo (y la forma en que se utiliza), el muestreo de alta resolución e innovaciones como la adquisición simultánea de temporización y estado mediante una sola sonda pueden contribuir a mejorar la eficacia del analizador lógico. El disparo puede confirmar un problema que se sospecha o descubrir un error completamente inesperado. Y, aún más importante, el disparo ofrece un conjunto de diversas herramientas para comprobar hipótesis acerca de fallos o localizar eventos intermitentes. El rango de opciones de disparo del analizador lógico es una muestra de su versatilidad.

Arquitecturas de muestreo de alta resolución como la adquisición de MagniVu pueden revelar detalles no detectados acerca de los comportamientos de la señal. Un muestreo más frecuente, como el que realiza la adquisición de MagniVu, aumenta las posibilidades de detectar cambios, intencionados o no, en los datos binarios. La adquisición con una única sonda de los datos de temporización de alta velocidad y de estado es un concepto actual. Cada día más, esta capacidad ayuda a los diseñadores a recopilar volúmenes de datos acerca de sus dispositivos y, luego, a analizar la relación entre el diagrama de temporización y la actividad de estado de nivel superior. Otras vistas relacionadas entre sí también facilitan el proceso de solución de problemas: formas de ondas analógicas y digitales relacionadas en el tiempo, vistas de protocolos y listas, diagramas de ojo multicanal, trazas de software en tiempo real, histogramas, etc. Una serie de características adicionales como la memoria de adquisición, las características de presentación y análisis, la integración con herramientas analógicas e incluso la modularidad hacen de los analizadores lógicos la herramienta perfecta para encontrar con rapidez problemas digitales y poder cumplir con los programas de diseño más exigentes. La serie TLA de analizadores lógicos líder del sector cumple con los desafíos actuales y continuará afrontando los nuevos desafíos a medida que surjan.

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Glosario (Para una referencia rápida, el glosario también incluye términos habituales no utilizados en este documento). Adquisición de MagniVu™: una arquitectura de muestreo de alta resolución exclusiva que constituye la base de todos los analizadores lógicos de la serie TLA. La adquisición de MagniVu ofrece un registro dinámico de la actividad de la señal alrededor del punto de disparo con una mayor resolución.

Asíncrono: no sincronizado. El analizador lógico ejecuta su propio reloj de muestreo. Dicho reloj es independiente y no tiene en cuenta la temporización del dispositivo bajo prueba. Esta es la base del modo de adquisición de “temporización”. Atenuación: una disminución en la amplitud de la señal durante su transmisión de un punto a otro. Bit: un carácter binario cuyo estado puede ser 1 ó 0. Byte: una unidad de información digital que consta normalmente de ocho bits.

Amplitud: la magnitud de una cantidad o fuerza de una señal. En electrónica, este término suele hacer referencia al voltaje o la potencia.

Carga: una interacción imprevista de la sonda y el osciloscopio con el circuito que se está probando y que distorsiona la señal.

Análisis de iVerify™: ofrece pruebas de validación y análisis de bus multicanal mediante diagramas de ojo generados por osciloscopio.

Circuito integrado (IC): un conjunto de componentes y sus interconexiones grabados o impresos en un chip.

Analizador lógico: un instrumento utilizado para mostrar los estados lógicos de muchas señales digitales en un período de tiempo. Analiza los datos digitales y puede representarlos como ejecución de software en tiempo real, valores de flujo de datos, secuencias de estado, etc. Ancho de banda: un rango de frecuencias, normalmente limitado por 3 dB. Ancho de pulso: el tiempo que invierte un pulso para desplazarse de abajo a arriba y de nuevo a abajo; suele medirse al 50% del voltaje completo.

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Conjunto de herramientas iLink™: consta de varios elementos diseñados para acelerar la detección de problemas y su solución, entre los que se incluyen: el multiplexado de iCapture™, la presentación de iView™ y el análisis de iVerify™. Convertidor análogico/digital (ADC): un componente electrónico digital que convierte la señal eléctrica en valores binarios discretos. Cursor: un marcador en pantalla que se puede alinear con una forma de onda para realizar medidas más precisas. Decibelio (dB): unidad que expresa la diferencia relativa de potencia entre dos señales eléctricas; es igual a diez veces el logaritmo común de la relación de los dos niveles.

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Digitalizar: el proceso por el que un convertidor analógico/digital (ADC) del sistema horizontal realiza la muestra de una señal en puntos discretos en el tiempo y convierte el voltaje de la señal de dichos puntos en valores digitales llamados puntos de muestra. Disparo: el circuito que hace referencia a un barrido horizontal en un instrumento de medida. Retención del disparo: un control que permite ajustar el período de tiempo durante el cual el instrumento no puede realizar otro disparo tras un disparo válido. Dispositivo bajo prueba (DUT): el dispositivo que se está probando con el instrumento de medida. Entrada/Salida (E/S): normalmente, hace referencia a las señales que entran o salen de un dispositivo.

Gigatransferencias por segundo (GT/s): mil millones de transferencias de datos por segundo. Hertzio (Hz) un ciclo por segundo. Se considera la unidad de frecuencia. Integridad de la señal: la reconstrucción precisa de una señal; está determinada por el sistema, las prestaciones de un instrumento y la sonda utilizada para adquirir la señal. Kilohertzios (kHz): mil Hertzios. Longitud de registro: el número de puntos de forma de onda utilizados para crear el registro de una señal. Matriz de retícula de bolas (BGA): un paquete de circuitos integrados. Matriz de retícula de bolas fina (FBGA): un paquete de circuitos integrados. Megabit (Mb): un millón de bits de información.

Espurio: un error intermitente de alta velocidad en un circuito.

Megabyte (MB): un millón de bytes de información.

Frecuencia: el número de veces que se repite una señal en un segundo; se mide en Hertzios (ciclos por segundo). La frecuencia es igual a 1/período.

Megahertzio (MHz): un millón de Hertzios.

Fuente de señal: un dispositivo de prueba utilizado para inyectar una señal en una entrada de circuito; a continuación, un instrumento de medida lee la salida del circuito. También se conoce como generador de señal. Gigabit (Gb): mil millones de bits de información. Gigabyte (GB): mil millones de bytes de información. Gigahertzio (GHz): mil millones de Hertzios.

Megamuestras por segundo (MS/s): una unidad de velocidad de muestra equivalente a un millón de muestras por segundo. Megatransferencias por segundo (MT/s): un millón de transferencias de datos por segundo. Memoria de acceso aleatorio (RAM): un dispositivo de memoria en el que se puede acceder a la información en cualquier orden. Memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM): un tipo de memoria que almacena cada bit de datos en un condensador independiente.

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Microsegundo (µs): una unidad de tiempo equivalente a 0,000001 segundos. Milisegundo (ms): una unidad de tiempo equivalente a 0,001 segundos. Módulo de memoria doble en línea (DIMM): el esquema de paquetes más utilizado para los componentes de memoria dinámica de acceso aleatorio en plataformas de PC. Módulo de memoria doble en línea con buffer completo (FB-DIMM): una arquitectura de memoria de última generación. Muestreo: la conversión de una parte de la señal de entrada en un número de valores eléctricos discretos para su almacenamiento, procesamiento o presentación por medio de un instrumento. Multiplexado de iCapture™: proporciona adquisición digital y analógica simultánea a través de una sola sonda de analizador lógico. Nanosegundo (ns): una unidad de tiempo equivalente a 0,000000001 segundos. Nivel de disparo: el nivel de voltaje que una señal de origen de disparo debe alcanzar antes de que el circuito de disparo inicie un barrido. Onda: el término genérico para designar un patrón que se repite en un período de tiempo. Los tipos más habituales son: sinusoidal, cuadrada, rectangular, en diente de sierra, triangular, de paso, pulsatoria, periódica, no periódica, sincrónica y asíncrona. Osciloscopio de almacenamiento digital (DSO): un osciloscopio digital que adquiere señales mediante un muestreo digital (utilizando un convertidor analógico/digital).

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Utiliza una arquitectura de procesamiento en serie para controlar la adquisición, la interfaz de usuario y la presentación entramada. Osciloscopio de muestreo digital: un tipo de osciloscopio digital que utiliza un método de muestreo en tiempo equivalente para capturar y presentar muestras de una señal; es perfecto para capturar de forma precisa las señales cuyos componentes de frecuencia son mucho mayores que la velocidad de muestra del osciloscopio. Osciloscopio digital de fósforo (DPO): un tipo de osciloscopio digital que modela de forma precisa las características de presentación de un osciloscopio analógico, al tiempo que ofrece las ventajas de un osciloscopio digital tradicional (almacenamiento de forma de onda, medidas automatizadas, etc.). El DPO utiliza una arquitectura de procesamiento paralelo para enviar la señal a una pantalla de barrido y ofrecer una visualización con graduación de intensidad de las características de la señal en tiempo real. El DPO muestra las señales en tres dimensiones: amplitud, tiempo y distribución de la amplitud en un período de tiempo. Osciloscopio digital: un tipo de osciloscopio que utiliza un convertidor analógico/digital (ADC) para convertir el voltaje medido en información digital. Existen tres tipos: osciloscopios de almacenamiento digital, de fósforo digital y de muestreo digital. Osciloscopio: un instrumento utilizado para mostrar los cambios de voltaje en un período de tiempo. La palabra osciloscopio procede del verbo “oscilar”, ya que los osciloscopios se utilizan a menudo para medir voltajes oscilantes.

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Período: el tiempo que invierte una onda en completar un ciclo. El período es igual a 1/frecuencia.

Sistema bajo prueba (SUT): el sistema que se está probando con el instrumento de medida.

Placa base: la tarjeta de circuito principal del sistema de un ordenador. Contiene, entre otros elementos, el procesador, el controlador de memoria, el controlador del disco duro y el chipset de interfaz de entrada/salida. Otras tarjetas de circuito, como los módulos DIMM y las tarjetas de vídeo, se conectan a la placa base.

Sonda: un dispositivo de entrada del instrumento de medida, normalmente con un extremo de metal en punta para establecer contacto eléctrico con un elemento del circuito, un cable para conectar con la referencia a tierra del circuito y un cable flexible para transmitir la señal y tierra al instrumento.

Presentación de iView™: muestra medidas de osciloscopio y analizador lógico integradas y relacionadas en el tiempo en la pantalla del analizador lógico. Pulso: una forma de onda habitual que tiene un flanco ascendente rápido, un ancho y un flanco descendente rápido. Punto de muestra: los datos sin procesar de un ADC utilizados para calcular los puntos de forma de onda. Rampas: las transiciones entre niveles de voltaje de ondas sinusoidales que cambian a una velocidad constante. Ruido: voltaje o corriente no deseados en un circuito eléctrico. Señal analógica: una señal con voltajes constantemente variables.

Tiempo de subida: el tiempo invertido por el flanco anterior de un pulso para subir desde su valor bajo a su valor alto; suele medirse entre el 10% y el 90%. Tren de pulsos: una serie de pulsos que viajan juntos. Velocidad de muestra: la frecuencia con que un instrumento de medida digital toma una muestra de la señal; se especifica en muestras por segundo (S/s). Visualización del “predisparo”: la capacidad de un instrumento digital para capturar el comportamiento de una señal antes de un evento de disparo. Determina la longitud de la señal visible anterior y posterior a un punto de disparo. Voltaje: la diferencia de potencial eléctrico, expresada en voltios, entre dos puntos. Voltio (V): la unidad de diferencia de potencial eléctrico.

Señal digital: una señal cuyas muestras de voltaje se representan mediante números binarios discretos. Sincrónico: sincronizado. Se considera que la adquisición de estado de un analizador lógico es sincrónica porque recibe la información de su reloj de una fuente externa, normalmente el DUT. Por ello, los dos sistemas están sincronizados y el analizador lógico sólo adquiere los datos cuando el DUT está activo. Esto se conoce como el modo de adquisición de “estado”.

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