Keysight EXR054A là máy hiện sóng Infiniium 500 MHz, 4 kênh analog, lấy mẫu 16 GSa/s trên cả bốn kênh cùng lúc với ADC 10 bit. Bài này không lặp lại bảng thông số mà đi thẳng vào bốn quy trình đo thường gặp: đo gợn đường ray nguồn ở mức vài chục µV, giải mã bus nối tiếp, bắt sự kiện hiếm bằng bộ nhớ sâu và kiểm tra cạnh xung. Cuối bài là cây quyết định để biết lúc nào 4 kênh, 500 MHz còn đủ và lúc nào nên nâng cấp. Mọi con số lấy từ trang sản phẩm và data sheet 3120-1495 của Keysight.
Keysight EXR054A: những con số định hình quy trình đo
Trước khi cắm đầu dò, cần biết bốn giới hạn sẽ chi phối mọi thiết lập. Đây là các giá trị Keysight công bố cho EXR054A và dòng EXR:
| Thông số | Giá trị theo Keysight | Ý nghĩa khi đo |
|---|---|---|
| Băng thông / kênh | 500 MHz, 4 kênh analog | Đủ cho cạnh xung từ khoảng 1 ns trở lên |
| Tốc độ lấy mẫu | 16 GSa/s trên mọi kênh cùng lúc | 32 mẫu mỗi chu kỳ ở 500 MHz, không phải chia kênh |
| ADC | 10 bit, tới 16 bit ở chế độ high-resolution | Thấy chi tiết nhỏ trên tín hiệu lớn |
| Bộ nhớ | 100 Mpts/kênh chuẩn; tùy chọn 200/400 Mpts; 1,6 Gpts gộp | 6,25 ms mỗi kênh ở tốc độ tối đa với cấu hình chuẩn |
| Thời gian lên (10–90%) | 860 ps điển hình | Quyết định sai số khi đo cạnh nhanh |
| Tốc độ cập nhật | > 200.000 dạng sóng/s | Tăng xác suất thấy glitch hiếm |
Máy kèm một đầu dò thụ động 500 MHz cho mỗi kênh. Đồng hồ vạn năng 4 chữ số và bộ đếm tần (10 chữ số) có sẵn; máy phát sóng 50 MHz (EXR2WAV) và 16 kênh số (EXR2MSO) là tùy chọn. Xem đầy đủ EXR054A thông số và cấu hình đặt hàng trên trang sản phẩm.
Quy trình 1: đo gợn và nhiễu đường ray nguồn
Gợn trên đường ray vi xử lý thường chỉ vài mV, nên nhiễu nền của máy rất quan trọng. Data sheet EXR ghi nhiễu RMS ở 1–2 mV/div, đường vào 50 Ω, là 43 µV khi giới hạn băng thông 20 MHz và 63 µV khi mở toàn băng 500 MHz. Như vậy chỉ riêng việc mở băng thông đã tăng nhiễu nền khoảng 1,5 lần.
- Chọn đường vào phù hợp. Đường 50 Ω cho nhiễu thấp nhất nhưng chỉ chịu tối đa ±5 V; với đường ray DC cần ghép AC hoặc dùng đầu dò chuyên cho đường ray nguồn. Đường 1 MΩ chịu 30 VRMS và có băng thông 500 MHz.
- Đặt thang dọc nhỏ nhất có thể. EXR054A xuống tới 1 mV/div ở cả hai đường vào. Bật chế độ high-resolution để tăng độ phân giải hiệu dụng lên tới 16 bit.
- Giới hạn băng thông theo nhu cầu. Nếu chỉ quan tâm gợn tần số chuyển mạch vài trăm kHz đến vài MHz, giới hạn 20 MHz giữ nhiễu nền ở mức 43 µV.
- Rút ngắn vòng đất đầu dò. Dùng lò xo nối đất thay vì kẹp cá sấu dài.
- Đo bằng thống kê. Dùng phép đo đỉnh–đỉnh và RMS trong nhiều chu kỳ, kết hợp FFT để tách thành phần ở tần số chuyển mạch với nhiễu băng rộng.
Quy trình 2: giải mã bus nối tiếp trên hệ nhúng
Với bốn kênh analog, cấu hình thông dụng là hai kênh cho SPI (SCLK, MOSI) hoặc I²C (SCL, SDA), một kênh cho chân chọn chip hoặc ngắt, kênh còn lại cho đường ray nguồn để xem lỗi giao tiếp có trùng với sụt áp hay không. Theo trang dòng EXR của Keysight, máy kích hoạt và giải mã hơn 45 giao thức qua license.
Khi bus có nhiều đường hơn số kênh analog (SPI bốn dây cộng vài GPIO, bus song song), hãy cân nhắc tùy chọn EXR2MSO: 16 kênh số với đầu vào riêng, không chiếm kênh analog.
- Đặt ngưỡng logic đúng mức điện áp của bus (1,8 V, 3,3 V…) trước khi giải mã.
- Kích hoạt theo địa chỉ hoặc theo khung lỗi (NACK, lỗi CRC) thay vì theo cạnh, để chỉ giữ lại những gì cần xem.
Quy trình 3: bắt sự kiện hiếm bằng bộ nhớ sâu
Lỗi khởi động chập chờn hay xung nhiễu vài lần mỗi giờ rất dễ bị bỏ sót. Thứ nhất, tốc độ cập nhật trên 200.000 dạng sóng/s giúp thời gian chết giữa các lần bắt ngắn lại. Thứ hai, bộ nhớ sâu giữ độ phân giải thời gian trên một cửa sổ dài.
Phép tính đơn giản: ở 16 GSa/s, 100 Mpts chuẩn cho mỗi kênh tương ứng 6,25 ms. Với bộ nhớ gộp 1,6 Gpts dồn cho một kênh, cửa sổ đạt 100 ms vẫn ở tốc độ lấy mẫu tối đa. Nếu chỉ cần quan sát quá trình bật nguồn kéo dài vài trăm ms, có thể giảm tốc độ lấy mẫu để kéo dài cửa sổ, miễn vẫn đủ mẫu cho cạnh nhanh nhất cần thấy. Nếu cần kích hoạt theo vùng vẽ trên màn hình, InfiniiScan là gói bổ sung D9010SCNA trên dòng EXR.
Quy trình 4: đo cạnh xung và ngân sách thời gian lên
Thời gian lên 10–90% điển hình của EXR054A là 860 ps. Khi đo một cạnh xung, kết quả hiển thị xấp xỉ căn bậc hai của tổng bình phương thời gian lên thật và thời gian lên của hệ đo. Với cạnh thật 1 ns, máy hiển thị khoảng 1,32 ns, tức sai lệch 32%. Với cạnh 3 ns, kết quả khoảng 3,12 ns, sai lệch chỉ còn khoảng 4%.
Quy tắc thực tế: EXR054A phù hợp đo cạnh từ khoảng 3 ns trở lên với sai số nhỏ. Cạnh dưới 1 ns (DDR, SerDes, LVDS nhanh) cần băng thông cao hơn. Đầu dò cũng góp thời gian lên vào hệ đo.
Cây quyết định: 4 kênh, 500 MHz có đủ không?
Điểm mạnh của EXR-Series Keysight là nâng cấp bằng license key. Data sheet liệt kê: EXR2BW tăng băng thông analog (tới 6 GHz), EXR28CH từ 4 lên 8 kênh, EXR2MEM tăng bộ nhớ, EXR2WAV bổ sung máy phát sóng 50 MHz và EXR2MSO thêm 16 kênh số. Trang sản phẩm Techmaster ghi mức nâng cấp băng thông đến 2,5 GHz; khi lên phương án, nên xác nhận lộ trình cụ thể cùng báo giá.
- Cạnh nhanh nhất ≥ 3 ns và ≤ 4 tín hiệu cần xem cùng lúc: giữ nguyên EXR054A.
- Cần xem 5–8 tín hiệu analog cùng lúc (biến tần ba pha, trình tự nhiều đường ray): license EXR28CH, hoặc tham khảo bài ứng dụng 8 kênh của EXR058A.
- Nhiều đường logic: EXR2MSO thay vì nâng số kênh analog.
- Cạnh dưới 1 ns: nâng băng thông; so sánh các mức trong bài so sánh EXR104A với các model cùng dòng.
- Cửa sổ ghi dài ở tốc độ cao: EXR2MEM.
EXR054A giá, cấu hình và hiệu chuẩn
EXR054A giá phụ thuộc vào gói license đi kèm (giải mã giao thức, kênh số, máy phát sóng, bộ nhớ) và tùy chọn hiệu chuẩn. Keysight cung cấp tùy chọn hiệu chuẩn theo ISO 17025 (EXR000-1A7) và hiệu chuẩn có công nhận (EXR000-AMG). Vui lòng liên hệ báo giá để Techmaster tư vấn cấu hình theo đúng tín hiệu bạn cần đo.
Techmaster Electronics là đại lý ủy quyền Keysight tại Việt Nam, có phòng hiệu chuẩn ISO/IEC 17025 để hỗ trợ hiệu chuẩn định kỳ sau khi máy đưa vào vận hành. Xem các dòng máy khác tại trang Keysight của Techmaster, hoặc gửi yêu cầu qua trang máy hiện sóng Keysight EXR054A.
Câu hỏi thường gặp
Keysight EXR054A có nâng cấp lên 8 kênh được không?
Có. Theo data sheet Keysight, license EXR28CH nâng EXR từ 4 lên 8 kênh analog mà không cần đổi máy.
Nhiễu nền của EXR054A là bao nhiêu?
Data sheet ghi nhiễu RMS ở 1–2 mV/div, đường vào 50 Ω: 43 µV khi giới hạn 20 MHz và 63 µV ở băng thông 500 MHz.
EXR054A đo được cạnh xung nhanh tới mức nào?
Thời gian lên 10–90% điển hình của máy là 860 ps. Cạnh từ khoảng 3 ns trở lên được đo với sai lệch khoảng 4%; cạnh 1 ns bị đọc chậm hơn khoảng 32%.
