6 Dicas Essenciais. para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio

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1 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio

2 2 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio

3 3 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 1 Comece com Disparos Básicos Fotografe os seus sinais O uso de disparos é um dos recursos mais importantes que você precisa entender quando quiser tirar máximo proveito do seu osciloscópio. É importante sobretudo quando se pretende realizar medições em muitos dos sinais digitais mais complexos. Pense no disparo como uma fotografia sincronizada de uma corrida de cavalos. Apesar de não ser um evento repetitivo, o obturador da câmera deve estar sincronizado ao primeiro nariz de cavalo no instante de tempo em que ele cruzar a linha de chegada. Observar formas de onda sem o uso de disparos em um oscilocópio é como tirar fotos aleatórias de uma corrida de cavalos. Entre o início e o fim da corrida, você verá um monte de cavalos, mas não obterá a informação que realmente precisa. Utilizando a configuração de disparo padrão, o osciloscópio irá disparar na borda de subida de um sinal. Este ponto no tempo é exibido no centro da tela (horizontal e vertical). O canal a ser utilizado como origem; a configuração do nível de tensão de disparo; disparo em que tipo de borda (subida, descida); bem como a posição dos controles horizontal e vertical são todos selecionáveis para ajudá-lo a obter fotos do evento exato que você procura. Nota de aplicação: Avaliando os Fundamentos do Osciloscópio Guru de 2 minutos: Disparos Básicos

4 4 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 2 Lembre-se de que a Ponta de Prova Importa Escolha a Ponta de Prova Certa Pontas de prova são usadas para conectar o seu osciloscópio ao seu dispositivo sob teste (DUT) e elas são cruciais para otimizar a integridade do sinal. Existem centenas de pontas de provas diferentes disponíveis, então como se escolhe a correta? Não há resposta única porque todos os projetos são diferentes. Mas seguem alguns parâmetros a serem considerados antes de decidir. Largura de Banda A largura de banda de uma ponta de prova descreve quanta frequência a ponta é capaz de transmitir para o osciloscópio. Suas pontas devem ser pelo menos 3x a 5x mais rápidas que o sinal mais rápido que você queira observar. Taxa de Atenuação Pontas de prova têm diferentes (às vezes comutáveis) atenuações que alteram a maneira como o sinal é enviado ao osciloscópio. Uma atenuação maior permite lidar com tensões maiores, mas também aumenta o ruído no amplificador interno do osciloscópio. Menores atenuações resultam em menor ruído no osciloscópio, mas a carga do sistema tem maior influência na distorção do sinal.

5 5 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio Lembre-se de que a Ponta de Prova Importa. Dica 2 (continuação): Carregamento da ponta de prova Nenhuma ponta de prova é capaz de reproduzir perfeitamente o seu sinal porque quando se conecta uma ponta a um circuito, esta se torna parte do sistema. Esse fenômeno é chamado de carregamento. Criar carregamento desnecessário ao seu sistema pode levar a medições imprecisas e até alterar o formato da onde na tela do osciloscópio! Carga resistiva: é uma boa ideia garantir que a resistência da ponta de prova seja superior a dez vezes à resistência da origem para se obter uma redução de amplitude de menos de dez por cento. Carga capacitiva: garanta que a especificação de capacitância da ponta seja compatível aos parâmetros do seu projeto. Carga indutiva: reduza a carga indutiva (aparece como uma ressonância no sinal) utilizando o menor cabo possível. Pontas de prova passivas x ativas Pontas passivas são geralmente baratas, fáceis de usar e robustas. São pontas versáteis e precisas. Pontas passivas geralmente produzem carga capacitiva relativamente alta e baixa carga resistiva. Elas são úteis para analisar sinais com largura de banda inferior a 600 MHz. Caso esta frequência seja ultrapassada, uma ponta ativa é necessária. Pontas ativas utilizam componentes ativos para amplificar ou condicionar um sinal e necessitam de uma fonte de alimentação para operarem. Elas suportam sinais com larguras de banda muito superiores. Pontas ativas são consideravelmente mais caras e menos robustas que pontas passivas. Pontas ativas geralmente possuem menor carregamento que as pontas passivas. Pontas passivas são ótimas para medições qualitativas como verificação de frequência de clock, depuração, etc. Mas pontas ativas sobressaem-se em medições quantitativas como oscilação de saída ou tempo de subida. Ainda que pontas ativas sejam mais caras que as passivas, elas podem fazer uma grande diferença na precisão da medição. Blog Post: Passos Rápidos para Medições Precisas em Osciloscópio Nota de Aplicação: Oito Dicas para Melhores Medições no Osciloscópio Medições

6 6 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 3 Escalone os Sinais Corretamente Usar a escala adequada para o sinal é crucial. A taxa de amostragem e os bits de resolução do osciloscópio afetam a precisão da sua medição, e usar a escala adequada para o sinal permite a otimização das medições. Escalonamento horizontal É importante considerar o escalonamento horizontal quando se realiza medições dependentes do tempo. Quando se altera a escala horizontal (divisões por tempo) do seu sinal, o tempo de aquisição total do sinal também é alterado. O tempo de aquisição do sinal, por sua vez, afeta a taxa de amostragem do osciloscópio. A equação que descreve essa relação é: Taxa de amostragem = Profundidade de Memória Tempo de Aquisição Profundidade de memória é um valor fixo e o tempo de aquisição é definido pelo ajuste de divisões por tempo no osciloscópio. Com o aumento do tempo de aquisição, a taxa de amostragem terá que diminuir para que o sinal completo caiba na memória do osciloscópio. Possuir uma taxa de amostragem adequada para medições dependentes do tempo (frequência, largura de pulso, tempo de subida, etc) é importante. Escalonamento vertical Tão importante quanto o escalonamento horizontal é para medições específicas, o escalonamento vertical é importante para medições verticalmente dependentes (pico a pico, RMS, máx, mín, etc). Aumentando a escala vertical do sinal, obtém-se uma medição mais precisa e com um desvio padrão bem menor. Por que o escalonamento vertical afeta a medição? Assim como medições horizontais (dependente do tempo) são afetas pela taxa de amostragem, medições verticais (dependente da amplitude) são afetadas pelos bits de resolução. Sinal de clock de 100 khz. Aumentando a escala de volts por divisão. Ambas as telas estão mostrando o mesmo sinal mas com diferentes escalas - medições resultantes apresentam resultados significativamente diferentes. Webcast: Faça Ótimas Medições com o Osciloscópio (6:24) Artigo de Projeto Eletrônico: Faça Ótimas Medições com o Osciloscópio Escalonamento

7 7 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 4 Use o Modo de Aquisição Correto O que são os modos de aquisição do osciloscópio? Modo normal Modo média Modo de alta resolução Modo de aquisição de detecção de pico Ideal para depuração comum. Útil para a remoção de ruído aleatório em sinais síncronos estáveis Útil para maximizar os seus bits de resolução enquanto depura sinais síncronos ou assíncronos. Ótimo para visualizar pontos excepcionalmente altos ou baixos que possam não ser normalmente vistos. A tela da direita está em modo média e possui muito mais detalhes visíveis. Se quiser confiabilidade em suas leituras no osciloscópio, você precisa entender as forças e fraquezas dos diferentes tipos de aquisição: normal, média, alta resolução e aquisição de detecção de pico. Os modos de aquisição são algoritmos de amostragem com ajuste fino. Variando a taxa de amostragem do conversor analógico-digital (ADC) e plotando seletivamente ou combinando pontos de amostragem, diferentes características de um sinal podem ser observadas. Modo de aquisição normal O modo de aquisição normal é o modo padrão dos osciloscópios. O ADC captura amostras, e o osciloscópio seleciona apenas a quantidade de pontos desejada para plotar a forma de onda. O modo normal é melhor para tarefas de depuração cotidianas porque possui uma boa representação geral do sinal. É um modo seguro de se utilizar e não possui ressalvas significativas. Modo de aquisição de média O modo média realiza diversas capturas da forma de onda e exibe a média entre elas. O principal benefício do modo média é a remoção do ruído aleatório do sinal; isso permite observar apenas o sinal fundamental. O modo de aquisição de média deve ser usado apenas para sinais periódicos e com um disparo de osciloscópio estável. O modo média é ótimo para visualizar e caracterizar formas de ondas periódicas bastante estáveis.

8 8 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio Use o Modo de Aquisição Correto. Dica 4 (continuação): Modo de alta resolução O modo de alta resolução é outra forma de média. Porém, em vez de média entre formas de onda, é realizada a média ponto a ponto. Basicamente, o ADC faz amostragem em excesso do sinal e realiza a média entre os pontos vizinhos. Esse modo utiliza um algoritmo de média boxcar em tempo real que contribui para a redução de ruído. Esse modo também pode gerar um número maior de bits de resolução. O modo de alta resolução não é tão efetivo na redução do ruído aleatório como o modo média discutido anteriormente, mas possui algumas vantagens distintas. Como modo de alta resolução não necessita de capturas múltiplas, ele pode ser usado em sinais aperiódicos e disparos instáveis. Isso torna o modo de alta resolução muito melhor que o modo média para a depuração geral. Modo de aquisição de detecção de pico O modo de detecção de pico funciona de maneira similar ao modo de alta resolução. O ADC captura amostras em excesso do sinal e alguns pontos são selecionados para a exibição. Mas, em vez de realizar a média entre esses pontos, o modo de detecção de pico escolhe os pontos mais altos e mais baixos para serem plotados. Isso é útil para visualizar pontos altos e baixos extremos que podem estar, de outra maneira, escondidos. O modo de detecção de pico é ótimo para a detecção de falhas ou visualização de pulsos bastante estreitos. Webcast: Faça Ótimas Medições com o Osciloscópio (23:50) Guru de 2 minutos: Modos de Aquisição Esquisitos

9 9 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 5 Veja Mais Detalhes Usando Disparos Avançados Na 1 discutimos sobre gatilhos básicos, mas existem mais opções de disparo. Disparo de tempo de subida/ descida Disparo de tempo de setup e de hold Disparos de protocolo embutidos Útil se existir descasamento de impedância ou carregamento no seu sistema que torne as suas bordas muito lentas Geralmente usado para disparar em violação de tempo de setup ou de hold Extremamente útil para trabalhar com barramento serial Disparo de tempo de subida/descida O disparo de tempo de subida/descida procura por uma borda de transição de subida ou descida de um nível para outro em tempo maior ou menor que um tempo estipulado. Ele dispara em sinais que mudem de estado muito rápido ou muito lento. Esse disparo é útil para verificar se existe um descasamento de impedância ou um carregamento extra no sistema que torne as bordas muito lentas. Disparo de tempo de setup e de hold Um disparo de tempo de setup e de hold é usado para qualquer sinal de dados e de clock. Um canal do osciloscópio mede o sinal de clock e outro canal mede o sinal de dados. O tempo de setup é o tempo que o nível em que o sinal de dados deve estar antes da borda do clock. Tempo de hold é o tempo em que o nível do sinal deve se manter após a borda do clock. Esse disparo é importante porque projetos digitais necessitam que a linha de dados seja ajustada (0 ou 1) por um certo período de tempo antes da ocorrência da borda do clock. Configure as condições de disparo para as suas especificações de setup e hold para verificar violações no seu projeto. Disparos de protocolo Muitos dos osciloscópios atuais possuem disparos de protocolo embutidos. Estes são extremamente úteis para verificar barramentos seriais. Para cada barramento, existe uma série de disparos diferentes (condição de partida, condição de parada, Ack perdido, Endereço sem Ack e outros). Aeroespacial/Defesa ARINC 429, MIL-STD 1553, etc. Automotivo CAN, I 2 C, SPI, etc. Computador USB, etc. Você pode iniciar a sua depuração definindo um disparo na condição de partida, que exibirá uma visão estável da chegada dos pacotes e proporcionará certa compreensão de como o seu sistema está operando. Se estiver com erros no sistema ou queira provar que tudo esteja funcionando, pode-se criar disparos exclusivos para erros. Isso permitirá que você foque somente nas áreas que estejam causando problemas e não desperdice tempo observando centenas de pacotes. Se o seu osciloscópio possuir memória segmentada, você pode acioná-la e capturar apenas erros por um longo período de tempo. Webcast: Disparos Avançados (14:30) Blog: Disparos Avançados

10 10 Keysight 6 Dicas Essenciais para Tirar Máximo Proveito do Seu Osciloscópio 6 Use Decodificadores de Protocolo Integrado para Barramentos Seriais Decodificação de protocolo Dependendo do tipo de dispositivo que esteja testando, você pode precisar testar alguns barramentos seriais (como CAN e LIN para automotivo e I²C e RS-232 para projetos embarcados). Osciloscópios podem caracterizar a qualidade analógica desses sinais através de medições na camada física. Como descrito na Dica 5, um disparo de protocolo pode ajudar a capturar um evento ou instância específica no barramento, o que é extremamente útil. Porém, muitos barramentos seriais usados atualmente são codificados em formato hexadecimal e podem ser difíceis de entender. Um decodificador de protocolo integrado traduz esses eventos para formatos mais úteis. Decodificação baseada em hardware A decodificação baseada em hardware proporciona atualização em tempo real da decodificação. Isso eleva a probabilidade do osciloscópio capturar e exibir erros intermitentes de comunicação em barramento serial, como erro de stuff bit, erro de forma, erro de ack, erros de CRC e quadro de erro. Visão expandida do traço decodificado hexadecimal Visão expandida do traço simbólico decodificado Exemplo: Acima você vê um osciloscópio disparando na decodificação de um barramento CAN em formato hexadecimal, quadro 0x201. Existem também dois subconjuntos daquela janela, uma decodificada simbolicamente e uma em seu formato hexadecimal nativo. Neste exemplo, o osciloscópio disparou no quadro ID 0x201HEX, relacionado a Binário. O decodificador traduz os dados capturados para informação útil como Velocidade = 852,52 rpm - em vez de apenas bits. Webcast: Depuração de Barramentos Seriais Guru de 2 minutos: Decodificação de Protocolo Decodificação de Protocolo

11 Quer Saber Mais? Centro de Ensino sobre Osciloscópios Acesse o centro de ensino sobre osciloscópios da Keysight para mais informações sobre osciloscópio. Do básico de osciloscópio a dicas avançadas de medição e acesso a especialistas, o centro de ensino possui todas as informações de que você precisa. Comece com um osciloscópio de baixo custo Os Osciloscópios InfiniiVision 1000 da Série X da Keysight são projetados para proporcionar qualidade e technologia testada na indústria a preços inacreditavelmente baixos. Tenha medições profissionais e expertise acessível ao alcance de suas mãos. Esta informação está sujeita a alterações sem prévia notificação. Keysight Technologies, PTBR Disparos Medições Escalonamento Modo de Aquisição Disparos Avançados Decodificação de Protocolo