查找嵌入式系统中噪声来源的助手--混合域示波器
查找噪声来源一直不是一件轻松的事情。但是，新增的无线技术进一步提高了嵌入式系统的复杂程度，设计人员在跟踪噪声来源方面面临着更大的障碍。我们必须面对这个现实，即无线技术无处不在。据估算，目前使用的无线设备已经超过10亿台，30%的嵌入式设计现在包括无线功能，而且这一数字每天都在持续增长。
在嵌入式系统中增加无线功能时，在集成中一般会遇到许多问题。对电池供电系统，一般使用开关稳压器，以最低的成本实现最高的实用效率。电源输出功率也经常是一个问题。这要求使用高开关频率，使输出滤波的规格和要求达到最小。这些电源在输出电压上通常有纹波，其可能会显示在RF发射机输出上，特别是在负荷下或在电池电量不足时。为避免这种情况，可能需要额外的电源滤波，以避免无线电信号不想要的损伤，尽管这会导致不希望的成本或功率。
作为嵌入式设计人员首选的工具，示波器是单纯为进行时域测量而优化的。MSO (混合信号示波器)可以同时测量模拟信号和数字信号，但使用示波器很难在RF载波上有效测量RF信号。另外很难把时域和频域中的事件充分关联起来，而这对查找系统级问题至关重要。
尽管频谱分析仪可以在频域中进行测量，但对大多数嵌入式设计人员来说，频谱分析仪并不是首选的工具。使用频谱分析仪在系统其余地方进行时间相关测量几乎是不可能的。
在本文中，我们将考察使用一种称为混合域示波器或MDO的新型仪器查找噪声来源的技巧和技术。泰克最近推出了世界上第一台MDO，本文中的实例就基于MDO4000系列。该示波器拥有独特的功能，可以同时显示4个模拟信号、16个数字波形、最多4条解码的串行总线和/或并行总线及1个RF信号。所有这些信号都时间相关，显示控制信号对模拟域和RF域的影响。
在深入了解使用MDO的操作实例之前，我们首先回顾一下这一示波器背后的部分主要概念。混合域示波器在查找噪声来源中的主要价值，是它能够在两个域(时域和频域)中进行时间相关测量。此外，它可以在多个模拟信号、数字信号和RF信号中进行这些测量。
所谓时间相关，是指MDO能够测量所有输入之间的定时关系。例如，它可以测量控制信号与无线电传输之开始之间的时间，测量发送的无线电信号的上升时间，或测量无线数据流中的多个符号之间的时间。可以分析某种设备状态变化期间的电源电压暂降，并与对RF信号的影响相关。时间相关对了解整个系统操作或因果关系非常重要。
时域信号是最好用幅度随时间变化观察的信号，这些信号在传统上使用示波器测量。用幅度随时间变化观察信号有助于回答下面这些问题：“电源真的是DC吗？”“这个数字信号的建立时间是否充足？”“我的RF信号打开了么？”“目前正在通过这条有线总线传送哪些信息？”时域信号不限于模拟输入。观看RF幅度、频率和相位随时间变化可以研究RF信号简单的模拟调制特点、启动特点和稳定特点。
频域信号则是最好用幅度随频率变化观察的信号，这些信号在传统上使用频谱分析仪测量。用幅度随频率变化观察信号有助于回答下面这些问题：“发送的这个RF信号是否位于分配的频谱范围内？”“这个信号上的谐波失真是否会导致设备问题？”“这个频段中是否存在任何信号？”
应用实例：带有开关电源、具有无线功能的嵌入式系统
在下面的讨论中，被测器件将使用一块灵活的无线电集成电路，其已经集成到无线电测试模块中，即Microchip Technologies MRF89XM8A。这个模块采用MRF89XA集成电路无线电及滤波和天线匹配。为进行演示，这个模块安装在Microchip Explorer 16电路板上，与电脑一起使用，对无线电设置进行编程。
为演示使用开关电源对无线电供电的影响，我们使用升压转换器集成电路Microchip MCP1640，其集成到MCP1640EV评测电路板上。这个转换器以大约500 kHz频率开关，这一频率对开关稳压器十分常见。它可以提供无线电模块所需的3.3 V输出电压，支持最低0.8 V的输入电压。这意味着可以从一个电池单元为无线电供电，降低产品的电池尺寸。图1是测试设置图。
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