רוב המערכות המוטבעות משתמשות ביותר מפס הספק אחד ורבות משתמשות בארבעה או יותר. מעגל משולב (IC) יחיד, דוגמת FPGA, DSP או מיקרו-בקר יכולים לדרוש כמה פסי הספק ולאלה עשויות להיות דרישות תזמון מיוחדות. לדוגמה, יצרן שבבים יכול להמליץ שספק המתח יתייצב לפני חיבור מתח הספק I/O. או שיצרן יכול לדרוש שהספקים יופיעו בתוך זמן מסוים אחד ביחס לשני, כדי למנוע הפרשי מתחים ממושכים על פיני הספקה שונים. רצף המתח המופעל בין מעבדים והזיכרון החיצוני עשוי גם להיות קריטי.
יצרני השבבים יכולים לציין שהספקות מסוימות יופיעו בצורה מונוטונית כדי למנוע איפוסים של הספקות מרובות. דבר זה עשוי להיות מאתגר מאחר שזרימה למשרן (inrush) יכולה להציב דרישות מעבר גבוהות על וסתי נקודת העומס. במקרה זה צורת התיחול של פס ההספק חשובה כמו רצף התזמון.
לאחר ששילבת את דרישות ההספקה השונות של השבב, הספקות הגוף (bulk), ספקי הייחוס ווסתי נקודת העומס המרובים עבור ICs אחרים בתכנון, אתה יכול להשיג עד שבעה או שמונה פסי הספק במהירות.
השימוש באוסילוסקופ 4 -ערוצי כדי לבדוק את תזמון פס ההספק במערכת מוטבעת עשוי לצרוך זמן, אבל כך רוב המהנדסים צריכים לעשות זאת. כאשר אנחנו מדברים עם משתמשים באוסילוסקופים, הערכה של רצפי ההפעלה והכיבוי היא אחת מהסיבות המקובלות ביותר שמהנדסים משתמשים כדי לרצות יותר מארבעה ערוצים. במאמר זה, אנחנו מכסים בקצרה שימוש בסקופ בעל 4 ערוצים, ונציג אחרי כן כמה דוגמאות המשמשות בסקופ בעל 8 ערוצים.
גישות מסורתיות לסקופים בעלי 4 ערוצים
גישה אחת היא לנתח את מערכת הספק בגושים – תוך שימוש ברכישות מרובות כדי לבדוק את התזמון גוש לגוש. כדי להשוות בין גושים, ניתן להשתמש באחד הפסים או אות הספק טוב/כושל לתיחול וניתן לנקוב לכידות מרובות, כדי לקבוע את ההתחלה והניתוק של התזמון ביחס לאות הייחוס. מאחר שרכישות נלקחות תוך מספר מחזורי הספק מרובים, שינויים בתזמון היחסי של ההספקות עשויים להיות קשים לאיפיון. אולם, ניתן לקבוע את תחום השינוי של כל הספקה ממחזור למחזור על-ידי מדידה למשך מחזורי הספק מרובים תוך שימוש בהישארות אינסופית (infinite persistence) בסקופ.
גישה מקובלת אחרת היא לחבר בטור (cascade) סקופים רבים. דבר זה נעשה לרוב על-ידי תיחול הסקופים אל אחד מספקי הכוח או אל אות מקובל של הספק טוב/כושל.
שתי גישות אלה צורכות זמן ודורשות תשומת-לב מיוחדת לסנכרון:
לדון בסנכרון ואי-ודאות בזמן דורש תשומת-לב
צבירת נתונים כדי לפתח דיאגרמה של תזמון המערכת אפשרית, אך צורכת זמן
המורכבות עולה עם מספר פסי ההספק שיש לבחון
העריכות צריכות להיות עקיבות בשלמות
ערוץ מדידות אחד צריך לשמש להספקת סנכרון
שימוש ב-MCO כדי להגדיל את מספר הערוצים
אוסילוסקופ בעל אות מעורב יכול לספק ערוצים נוספים לשם קבלת רצף של ספק הכוח. כדי שדבר זה יפעל, ל-MSO צריך להיות תחום מתחים מתאים במבואות הדיגיטליים וספים מתכוונים עצמאית. לדוגמה, MDO4000C של Tektronix עם אופציית ה-MSO מציע 16 מבואות דיגיטליים בעלי ספים עצמאיים עבור כל ערוץ ותחום דינמי של ±30Vp-p עד 200 מגה-הרץ, העושה אותו מתאים לרוב רמות המתחים שתמצא בתכנון אופייני. שים לב שגישה זו פועלת היטב אם המטרה היא רק למדוד את יחסי התזמון, אך איננה מאפשרת מדידה של זמני עלייה/נפילה או הצורה (המונוטוניות) של הגע/תוק של הספק.
סקופים בעלי 8 ערוצים מאיצים את התהליך
שימוש באוסילוסקופ בעל 8 ערוצים אנלוגיים מקצר את הזמן והטרחה משמעותית לעומת כל השיטות שכוסו עד כה. עם אוסילוסקופ בעל 8 ערוצים, ניתן לאפיין ספקי כוח בעלי עד שמונה פסי הספק תוך שימוש בחיישנים אנלוגיים. כדי למדוד את קשרי התזמון בהפעלה ובכיבוי של ספקי כוח בעלי יותר משמונה פסי הספק, ניתן להשתמש גם באוסילוסקופ אותות מעורבים העל מבואות אותות דיגיטליים וספים הניתנים לכיוון עצמאי.
עתה, הבה נתבונן ביישומי מדידת רצף הספק אופייניים אחדים.
השהיה בהפעלה בעלת גע/תוק מרחוק
ספק הכוח הממתג הנמצא בבדיקה באיור המוצג להלן יוצר מוצא בעל זרם-חזק, מווסת, של 12וולט DC. ספק כוח זה מבוקר מרחוק בעזרת מתג על הלוח הקדמי של המכשיר. זמן קצר אחרי הפעלת המתג, המתח +5 וולט במצב הכן מופעל, ומאפשר לממיר המיתוג להתחיל. אחרי שהמוצא +12 וולט נמצא בויסות, האות Power Good (PW OK) עולה כדי להודיע לעומס שהספק הוא אמחן.
אות הריקם +5 וולט מספק תיחול של קצה עולה פשוט עבור הרכישה של האותות הרלוונטיים. מדידות אוטומטיות בודקות שההשהיה על הפעלת מתח המוצא היא פחות מ-100 מילי-שניות, וההשהיה מהפעלת מתח המוצא אל ה-PW OK היא בתחום המפורט של 100-500 מילי-שניות.
השהיית הניתוק עם גע/תוק מרחוק
לאחר שהמתג הראשי של ספק הכוח נותק, ממיר המיתוג נכבה ומתח המוצא יורד. ספק הכוח מוגדר כנשאר בסידור במשך לפחות 20 מילי-שניות אחרי הפעלת המתג. יותר חשוב, האות PW OK מוגדר כנופל 5-7 מילי-שניות לפני שמתח המוצא +12 וולט יוצא מהויסות, ומאפשר לזמן העומס להגיב ולהתנתק בצורה ברורה.
כמצוין להלן, אות ה-PW OK מספק דופק תיחול בעל קצה יורד לשם רכישת האותות הרלוונטיים. מדידת סמן צורת הגל בוחנת שאות האזהרה המוקדמת של PW OK מופעל כמתוכנן.
בדיקת התזמון במשך מחזורי הספק רבים
כדי לבדוק שתזמון ההפעלה של ספק הכוח נשאר בתוך המפרטים במהלך מחזורי הספק רבים, ניתן להשתמש בהישארות אינסופית כדי להציג את שינויי תזמון האותות והתצוגות הסטטיסטיות של מדידות תזמון אוטומטיות מכמתות את השינויים. בתצוגת המערך להלן, נקודת ה-50% של מתח הריקם +5 וולט משמשת כייחוס התזמון. חוזרים על רצף ההפעלה 10 פעמים ושינויי התזמון במשך 10 מחזורי ההפעלה נמצאים בתוך מעט יותר מ-1 אחוז.
תזמון ספק-כוח מווסת בנקודת העומס
איור המסך דלהלן מראה את תזמון ההפעלה של שבעה ספקי נקודת-עומס בכרטיס מערכת במהלך ההפעלה. ספקי הכוח במבוא של כרטיס המעגל הם הספקים +5 וולט בריקם ו-+12VDC גוף (bulk) מהדוגמה הקודמת.
מדידות ההשהיה האוטומטית בהפעלה בבדיקה זו נעשות בין נקודות ה-50 אחוזים של כל אחת מצורות הגלים, כלומר לכל מדידה יש תצורה שונה עם ערך שונה של ספי מדידה. המדידה הראשונה מראה את ההשהיה מאות הריקם +5 וולט אל ההספקה גוף של +12 וולט והמדידה השנייה היא ההשהיה אל ההספקה הראשית +5 וולט. המדידות הנותרות הן רצף ההשהיות הקריטיות מההספקה הראשית +5 וולט.
תזמון כיבוי של ספקי כוח מבוקרים
מדידות ההשהיה האוטומטית של הכיבוי בבדיקה נעשות בין הנקודות של כל אחת מצורות הגל הנמצאות 5 אחוזים מתחת לערך הנומינלי שלהן. שלא כמו בספי המדידה מבוססי-אחוזים מקודם, לכל מדידה יש סף מתח מוחלט. כאשר ספק הכוח נכבה, אות ה-Power Good נופל. כפי שניתן לראות במסך דלהלן, חלק מהספקים הם יותר מועמסים ונכבים מהר יותר מאשר האחרים.
תזמון הפעלה של יותר מ-8 פסים
מדידות השהיה של תזמון אוטומטי מבוססות פשוט על הזמנים בהם האותות חוצים את מתחי הסף המתאימים. מאחר שכל תצורת מדידה אוטומטית יכולה לכלול ערך סף יחיד, (אופיינית 50 אחוזים מאמפליטודת האות) וכל ערוץ דיגיטלי יכול לשאת ערך סף יחיד (גם נקבע אופיינית ל-50 אחוזים ממתח ספק הכוח), אוסילוסקופים בעלי אות מעורב יכולים לבצע מדידות השהיית תזמון ספק הכוח כמוצג להלן עד למספר המבואות הדיגיטליים הזמינים. תלוי בדגם ה-MSO, מספר הערוצים יכול להיות מ-8 עד 64.
מדידות זמן העלייה של ספקי כוח
בנוסף לרצף ספק הכוח, יש לבדוק את זמני העלייה של ספקי כוח כדי לענות למפרטים של חלק מהרכיבים הקריטיים במערכת. מדידות אוטומטיות של זמני העלייה והירידה נעשות על-בסיס נקודות ייחוס מתח שהן, על-ידי מחדל, מחושבות אוטומטית ל-10 אחוזים ו-90 אחוזים מאמפליטודת האות של כל ערוץ. בדוגמה הפשוטה המוצגת להלן, זמני העלייה של ההספקות החיוביות וזמני הירידה של ההספקות השליליות מוצגים בתיבות התוצאות בצד הימיני של התצוגה.
