혼합 신호 오실로스코프를 이용한 임베디드 혼합 신호 설계 디버깅 | 키사이트 Keysight
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오늘날의 마이크로컨트롤러(MCU) 및 디지털 신호 프로세서(DSP) 기반 임베디드 회로 설계에는 아날로그 신호와 디지털 신호 성분이 함께 포함되는 경우가 많습니다. 전통적으로 설계엔지니어들은 오실로스코프와 로직 분석기를 함께 사용하여 이러한 혼합 신호 임베디드 설계를 테스트 및 디버그해 왔지만, 혼합 신호 오실로스코프(MSO)라는 새로운 종류의 측정 툴이 등장함에 따라 MCU 및 DSP 기반 설계를 디버그 하는 방법이 보다 향상되었습니다.
거의 20년 동안이나 MSO가 사용되고 있지만 대부분의 엔지니어들은 아직 한 번도 MSO를 사용해 본적이 없으며 MSO의 장점과 사용 모델에 대해 잘못된 생각을 가지고 있는 경우도 많습니다. 오늘날 시간과 상관된 아날로그 및 디지털 측정 기능을 갖춘 하이브리드 타임 도메인 계측기를 출시하는 오실로스코프 공급업체가 증가하는 가운데, 이들 계측기 간의 차이를 이해하고 적용 가능한 기능들을 파악하는 것이 중요합니다.
본 어플리케이션 노트에서는 먼저 MSO를 사용해야 하는 주요 어플리케이션에 대한 개요와 함께 혼합 신호 오실로스코프에 대해 살펴보도록 하겠습니다. 대표적인 MCU/DSP 기반 설계에서 여러 아날로그 및 디지털 I/O 신호를 효과적으로 모니터 하는 데 필요한 채널 수, 대역폭 및 샘플 속도에 대한 설명 뿐만 아니라 임베디드 회로 설계를 효과적으로 테스트 및 디버그하기 위해 필요한 MSO에서의다양한 혼합 신호 트리거링에 대해서도 알아보겠습니다. 16비트 폭 명령어 세트의 마이크로컨트롤러를 기본으로 하는 혼합신호 임베디드 설계를 예로 들겠습니다. 또한 본 어플리케이션 노트에서는 대표적인 실행(Turn-on) 및 디버깅을 MSO를 사용하여 적절한 신호 품질을 확인시켜주는 것을 제공합니다.
혼합 신호 오실로스코프(MSO)란?
MSO는 디지털 스토리지 오실로스코프(DSO)의 모든 측정 기능(오토 스케일, 트리거 홀드오프, 아날로그 및 디지털 채널에 대한 무한 잔상모드, 프로브/채널 스큐 제거 및 동시표본추출 포함)을 로직 분석기의 일부 측정 기능과 결합하여 더욱 향상된 단일 기기를 구현하는 하이브리드 테스트 계측기입니다. MSO를 사용하면 하나의 디스플레이에서 다수의 정렬된 아날로그 파형과 디지털 파형을 볼 수 있습니다. MSO는 아주 정교한 고급 디지털 측정 기능과 전기능 로직 분석기의 디지털 수집 채널 수가 부족하다는 한계를 가지고 있지만 기존의 오실로스코프나 현대식 임베디드 설계 디버깅 어플리케이션용 로직 분석기보다 탁월한 장점을 제공합니다.
MSO의 주요 장점 중 하나는 손쉬운 사용 방식 입니다. MSO는 오실로스코프와 거의 동일한 방법으로 사용이 가능합니다. 설계 및 테스트 엔지니어들은 로직 분석기의 사용 방법을 배우거나 재교육하는 데 많은 시간이 소요된다는 이유로 복잡한 설계를 효과적으로 디버그하는데 필요한 경우에도 로직 분석기의 사용을 꺼리는 경우가 많습니다. 뿐만 아니라, 엔지니어들이 로직 분석기 사용 방법을 알고 있다 하더라도, 일반적으로 특정 측정을 셋업하는 시간이 오실로스코프 측정을 셋업할 때보다 훨씬 더 많이 소요됩니다. 또한, 로직 분석기의 고급 측정 기능은 복잡도를 가중시키고 오늘날 대부분의 MCU 및 DSP 기반 설계에 비해 과도한 기능들을 포함하고 있는 경우가 많습니다.
오실로스코프는R&D 환경에서 가장 보편적인 테스트 계측기입니다. 모든 임베디드 하드웨어 설계 엔지니어들은 혼합 신호 회로 설계의 기본 신호 품질과 타이밍 측정을 위해 오실로스코프의 기본 작동법을 알고 있어야 합니다. 하지만 2채널 및 4채널 오실로스코프 측정은 여러 아날로그 신호와 디지털 신호 간의 중요한 타이밍 상호작용을 모니터 및 테스트하기에 부족한 경우가 많습니다. 바로 이런 경우에 MSO가 매우 유용하게 사용될 수 있습니다.
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