一些典型的電源測序應用，讓你少走彎路

使用4通道示波器檢驗嵌入式系統(tǒng)中的電源線定時可能會非常耗時，但這是大多數(shù)工程師必須要做的事。在我們與示波器用戶溝通時，評估開機順序和關機順序是工程師想要4條以上通道的最常見的原因之一。

大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)使用不止一根電源排線，許多使用4根或更多。單個IC，例如FPGA、DSP或微控制器，可能具有特定的時序要求。例如，一家芯片制造商可能推薦要在內核電壓供電穩(wěn)定之后，才會施加I/O供電電壓。另一家制造商可能要求應在相對的規(guī)定時間內供電，以避免各個供電引腳上電壓差拖長。處理器和外部存儲器之間上電順序可能也非常關鍵。

芯片制造商可能會規(guī)定特定電源必須以單順序方式啟動，以避免多個上電復位。這可能極具挑戰(zhàn)性，因為涌入電流可能會對負載點穩(wěn)壓器提出很高的瞬態(tài)要求。在這種情況下，電源線啟動形狀與定時順序一樣重要。

一旦把各種芯片供電要求、整體供電、基準供電及其他IC多個負載點穩(wěn)壓器組合在一起，您會很快遇到七八根電源線。使用4通道示波器檢驗嵌入式系統(tǒng)中的電源線定時可能會非常耗時，但這是大多數(shù)工程師必須要做的事。在我們與示波器用戶溝通時，評估開機順序和關機順序是工程師想要4條以上通道的最常見的原因之一。在本文中，我們將簡要介紹使用4通道示波器評估開機順序和關機順序，并演示使用8通道示波器的部分實例。

其中一種方法是采用分模塊方式分析電源系統(tǒng)，即使用多次采集，逐個模塊檢查定時。為比較不同模塊，可以使用其中一條上電軌跡或Power Good/Fail信號作為觸發(fā)，可以進行多次捕獲，確定相對于基準信號的啟動時間和關機時間。由于是在多個功率周期中進行采集，因此很難表征電源相對定時偏差。但是，通過使用示波器上的無限余輝功能，可以確定多個功率周期上每個電源在不同周期中的變化范圍。

另一種常見方法是“級聯(lián)”多臺示波器，通常方式是在其中一個電源或在共同的Power Good/Fail信號上觸發(fā)示波器。

這兩種方法都耗時長，要求特別注意同步：

? 處理同步和時間不確定度要謹慎

? 可以匯集數(shù)據(jù)，開發(fā)系統(tǒng)定時圖，但耗時很長

? 復雜度會隨著觀測的功率軌道數(shù)量提高

? 設置必須完美統(tǒng)一

? 必須使用一條測量通道來提供同步

混合信號示波器可以為電源排序提供更多的通道。為此，MSO在數(shù)字輸入上必須有適當?shù)碾妷悍秶?，并可獨立調節(jié)閾值。例如，帶有MSO選項的泰克MDO4000C提供了16個數(shù)字輸入，為每條通道提供獨立閾值，直到200 MHz支持± 30 Vp-p動態(tài)范圍，適合典型設計中的大多數(shù)電壓電平。注意如果您的目標是嚴格地測量定時關系，那么特別適合這種方法，但不能測量開機/關機的上升/下降時間或形狀（單調性）。

與前面所有方法相比，使用具有8條模擬通道的示波器可以明顯縮短時間，減少混亂。在8通道示波器中，可以使用模擬探頭表征擁有最多8條電源排線。為測量擁有8條以上電源排線開機和關機定時關系，也可以使用擁有數(shù)字信號輸入及獨立可調閾值的混合信號示波器。

現(xiàn)在，讓我們看一些典型的電源測序應用。

帶遠程開/關的開機延遲

下面截圖中被測的開關電源生成了一個高電流、穩(wěn)壓的12 VDC輸出。這個電源通過儀器前面板上的開關進行遠程遙控。在開關按下后不久，+5 V待機電源打開，開關轉換器啟動。在+12 V輸出穩(wěn)定后，Power Good （PW OK）信號變?yōu)楦唠娖剑蜇撦d表明供電可靠。

+5 V待機電壓信號為相關信號采集提供一個簡單的上升沿觸發(fā)。自動測量功能檢驗輸出電壓啟動延遲是否為《 100 ms，從輸出電壓啟動到PW OK的延遲位于100 – 500 ms的規(guī)范范圍內。

這個截圖顯示在按下前面板開關后測量AC/DC開關電源啟動情況。

在電源主開關關閉后，開關轉換器關閉，輸出電壓降低。根據(jù)規(guī)范，在開關按下后電源至少要保持穩(wěn)壓20 ms。最重要的是，根據(jù)規(guī)范，+12 V輸出電壓落到穩(wěn)壓范圍之外前，PW OK信號要下降5 – 7 ms，從而允許負載時間反應和干凈地關機。

如下圖所示，PW OK信號為采集相關信號提供了一個下降沿觸發(fā)。波形光標測量檢驗PW OK預警信號的工作方式滿足規(guī)范。

可以使用波形光標測量，檢驗PW OK預警信號的工作方式滿足規(guī)范。

為檢驗電源開機定時在多個功率周期中一直位于規(guī)范范圍內，可以使用無限余輝，顯示信號定時變化，自動定時測量統(tǒng)計畫面會量化偏差。在下面所示的設置中，+5V待機電壓的50%點作為定時基準。開機序列重復10次，10次開機周期中的定時偏差略高于1%。

可以使用無限余輝和測量統(tǒng)計，實現(xiàn)重復的開機定時測量。

負載點穩(wěn)壓電源定時

下面的截圖顯示了一塊系統(tǒng)電路板在開機過程中7個負載點供電的開啟時間。電路板的輸入電源是上例中的+5V待機信號和+12 VDC整體電壓。這一測試中的自動開機延遲測量在每個波形自動計算出的50%點之間進行，因此每項測量有不同的配置，有不同的測量閾值集。第一項測量顯示了從+5 V待機信號到整體+12 V供電之間的延遲，第二項測量是+5V供電的延遲。其余測量是市電+5 V供電的關鍵延遲序列。

這一測量顯示了7個穩(wěn)壓電源的開機定時。

穩(wěn)壓電源的關機定時

這一測試中的自動關機延遲測量在低于標稱值5%的每個波形點之間進行。與以前基于百分比的測量閾值不同，每項測量都有一個絕對電壓閾值。在電源關斷時，Power Good信號下降。如下面的截圖所示，部分電源負載更重，關機更快。

從圖中可以看出，部分電源負載更重，關機更快。

自動時延測量基于信號越過各自閾值電壓的時間。由于每個自動測量配置都會包括唯一的閾值（一般是信號幅度的50%），每條數(shù)字通道可能會有唯一的閾值（一般也設置成電源電壓的50%），因此混合信號示波器可以進行下面所示的電源時延測量，直到可用的數(shù)字輸入數(shù)。根據(jù)MSO型號，通道數(shù)量可以在8~64之間。

這顯示了使用數(shù)字通道檢驗8個以上穩(wěn)壓電源的開機定時。

電源上升時間測量

除電源排序外，必須控制電源的上升時間，滿足系統(tǒng)中部分關鍵元件的規(guī)范。自動上升時間和下降時間測量也是基于電壓基準點進行的，在默認情況下，會自動計算電壓基準點為每條通道信號幅度的10%和90%。在下面顯示的簡單實例中，顯示畫面右側的結果框中顯示了正極供電的上升時間和負極供電的下降時間。

截圖顯示，畫面右側的結果框中顯示了上升時間和下降時間測量。