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有圖有真相:示波器是理論聯系實際的好幫手
日期:2015-06-16 11:08:17   作者:

本文從自身經歷出發回答了一個經典問題:為什么要養成使用示波器的習慣。文章寫得很實在,對于用過示波器的人來說,可能會感受到“確實是那么回事”。作者認為示波器是理論聯系實際的好幫手,可以幫您直面bug的本質。有了示波器的測試結果,“有圖有真相”,便于分析問題。


當一件正確的事情成為我們習慣的時候,對一個人的影響是正面且長期的,意義也很重大。養成使用示波器的習慣對一個工程師的影響也是一生的,而當習慣進一步上升為理念時,就算刻意去擺脫都不是那么容易。

當產品出現問題時,很多人下意識還是會拿萬用表去東量量,西測測。究其原因,萬用表人手一個,使用便捷,所以受到廣大工程師的歡迎。在這里我想說的是這個習慣不大好,詳細原因且聽我慢慢道來。

萬用表的使用場景主要是用于阻值(電阻值,對地阻抗),通斷(是否滴滴響)等簡單測量,這兩個功能是示波器無能為力的。電壓值也可以用萬用表量。用萬用表測量電壓有效值更準確,但要觀察電壓具體“長什么樣”還是得用示波器。

有一個經典的比喻,示波器是電子工程師的眼睛。如果不使用示波器,我們在研的產品就相當于一個黑盒子,難以探知其真實面目,畢竟一抹黑的路不好走。下面結合一些經歷來談談為什么要養成使用示波器的習慣。


1. 理論聯系實際的好幫手


示波器是一名硬件測試工程師必須熟練掌握的工具,但由于工作性質的原因,我們經常做的工作是對照測試用例或者規范進行一些固定項的重復測試,如各類接口,內部總線等。久而久之,很多人就不滿足于這種知識面了。不安于現狀的測試工程師們接下來的步驟就是找來一些資料來深入學習自己所面向的產品,了解工作原理,內部構造,各模塊電路,信號流向等。這些知識有的清晰,有的模棱兩可,有的甚至搞不懂。

當你遇到這種情況時,示波器可以成為你非常好的幫手,對不懂的地方,可以先查查資料,嘗試弄明白原理,然后用示波器量一下波形,時序等,驗證自己的分析結果。通過示波器可以直觀地看到波形,會使人感到很清晰,印象深刻,理論知識也可以得到更好的理解。

把一個電子產品上的信號都量測之后,加上學習一些文檔,那樣對自己所面對的產品理解就會透徹了。


2. 直面bug的本質


當我們在解決bug的時候,有的問題可能根據經驗就解決了,而沒有去徹底把本質搞明白。這樣就會有隱患,而且下次設計電路的時候可能掉進同樣的一個陷阱。

比如I2C上拉電阻配置不正確導致通信出現概率性失敗,信號線上電容過大導致波形失真等,也許我們改改電阻值、電容值就把問題解決了,但是這樣還不夠,如果通過示波器看到波形的本質,然后再去調試。這樣解決的問題,以后就不會再犯了,也會保證避免出現一些當時認為已經解決,但是在批量時依然會概率性的出問題。

一些EMC問題是由內部高頻信號的諧波引起,通過示波器調試,可以在保證信號完整性的基礎上有效降低輻射信號的能量,如串接更合適的匹配電阻,增加對地電容等手段去解決。而保證信號完整性,最直接的手段就是使用示波器測試,以免矯枉過正,出現隱患。


3. 有圖有真相


有些bug出現的時候,需要多方來一起解決。這樣的多方郵件溝通就需要圖像作為重要依據了。之前遇到一個bug:Host端向device端加載文件時出現概率性失敗的情況。這里涉及三方的硬件,軟件,還要涉及Host芯片及Device芯片廠家的臺灣原廠。各方經過各自的檢查,加上各自之前出貨的經驗,均認為自己沒有問題。使用示波器反復量測波形,時序,在開始也沒能定位問題。因在啟動時,時鐘信號線上會出現一部分1V雜波信號,然后通過實驗手段判定就是Host端發出,以此作為證據要求Host端的臺灣原廠修改,理由是不管此信號是否對通信造成影響,至少先解決這個問題再考慮。在更新過兩次代碼后,1V雜波信號消失,老化拷機,并未出現問題。

出于自我保護本能以及各方知識的局限,一般各自都會認為自己這方沒有問題,通過示波器量測波形,找到證據,督促修改,會使得問題容易得到解決。

最后,需要特別注意的是示波器的操作一定要正確,錯誤的操作及細節的不注意,就有可能把示波器這一神器變成雙刃劍,帶來不必要的麻煩,需要特別注意。在實際工作中經常會發現不同的人測試會得到不同的測試結果,這里就需要平時多多累積一些經驗了。歸根結底,還是一個要多使用的問題,當然文檔也要多看。

希望廣大工程師們能多使用示波器,同時也需要各廠家的慷慨解囊,提供更多的示波器,為員工創造條件,從而不會讓員工因資源有限而養成使用萬用表的習慣。

本文作者丁新葉(MStar Semiconductor, Inc,電郵:[email protected])。查詢進一步信息,請訪問官方網站http://www.rohde-schwarz.com.cn/download.php?id=229

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