Schnelle Analyse sporadisch auftretender Fehler mit segmentiertem Speicher und History-Funktion

Ihre Anforderung

Sporadisch auftretende Fehler kosten bei der Entwicklung neuer Produkte wichtige Zeit. Besonders schwer und langwierig ist die Fehlersuche bei protokollbasierten Bussen, da die Kommunikationspausen zwischen den einzelnen Datenpaketen sehr lang sein können. Beispielsweise sendet ein Sensor nur einmal pro Minute einen Wert über einen I2C-Bus. Die Aufzeichnungsdauer für die Analyse von Fehlern und ihrer Vorgeschichte wird vom Oszilloskopspeicher typischerweise auf wenige Millisekunden begrenzt.

Lösung von Rohde & Schwarz

Ein tiefer segmentierter Speicher in Kombination mit dedizierten Triggerbedingungen löst dieses Problem, da er die Aufzeichnung relevanter Sequenzen ohne lange Ruhepausen ermöglicht. Ausgestattet mit den Optionen R&S®RTB-K15 und R&S®RTM-K15 bieten das R&S®RTB2000 und R&S®RTM3000 Oszilloskop genau diese Funktionalität.

Das R&S®RTA4000 und R&S®Scope Rider RTH Oszilloskop werden standardmäßig mit segmentiertem Speicher ausgeliefert.

Single-Shot

Gewöhnlich werden lange Datensequenzen im lückenlosen „Single Shot“ aufgezeichnet. Die maximale Dauer ergibt sich aus dem zur Verfügung stehenden Speicher und der gewählten Abtastrate. Mit einer maximalen Aufzeichnungslänge von wenigen Millisekunden kann oft nur ein einziges Protokollpaket erfasst werden.

Ausschließliche Aufzeichnung der aktiven Signalelemente

Bei der Signalaufzeichnung mit einem segmentierten Speicher wird der zur Verfügung stehende Speicher in Abschnitte mit einer definierten Abtastpunktzahl aufgeteilt. Die Länge der Abschnitte wählt der Anwender in Abhängigkeit von der maximalen Paketdauer im Signal. Zum Triggerzeitpunkt wird der zu untersuchende Signalabschnitt mit Triggerzeitpunkt in den Speicher gelegt. Die Zeiträume ohne Aktivität werden nicht erfasst.

Wenn es auf eine möglichst kurze Blindzeit ankommt, kann der schnelle segmentierte Modus aktiviert werden. In diesem Modus werden die sofortige Nachverarbeitung und die Darstellung des Signals unterdrückt. Dies reduziert die Blindzeit zwischen zwei Aufnahmen auf ein Minimum. Die Analyse der aufgezeichneten Daten erfolgt später.

History und segmentierter Speicher

Ausgestattet mit den Optionen R&S®RTB-K15 und R&S®RTM-K15 bieten R&S®RTB2000 und R&S®RTM3000 eine History-Funktion mit einem segmentierten Speicher von 320/400 Msample pro Kanal. Das R&S®RTA4000 und R&S®Scope Rider RTH Oszilloskop stellen standardmäßig einen segmentierten Speicher von 1000 Msample und 500 ksample pro Kanal zur Verfügung. Kein anderes Oszilloskop dieser Klasse erreicht diesen Wert, der sowohl für die analogen als auch die digitalen Kanäle gilt. Der Speicher lässt sich in mehrere Segmente aufteilen (siehe Tabelle). Ist der schnelle segmentierte Modus aktiviert, verringert sich die Blindzeit auf unter 200 ns.

Im History-Modus können alle Aufzeichnungen nachträglich analysiert werden. Ein hochpräziser Zeitstempel ermöglicht die genaue zeitliche Korrelation von Signalereignissen. Über die Erfassungstabelle lassen sich einzelne markierte Segmente direkt für die Anzeige auswählen. Alternativ kann die History-Funktion auch alle Segmente automatisch abspielen. Zur Analyse des fehlerhaften Segments stehen sämtliche Messwerkzeuge wie QuickMeas-Funktionalität, Maskentests oder Protokolldecodierung zur Verfügung.

Einfache Konfiguration und schnelle Ergebnisse

Das I²C-Signal in der Abbildung zeigt etwa 100 µs lange Protokollpakete. Diese sind von Kommunikationspausen mit einer Minute Länge unterbrochen. Durch Aktivieren der Protokolldecodierung (Option R&S®RTx-K1) zeigt sich schnell, dass für eine zuverlässige Decodierung und zum Erkennen typischer Signalfehler eine Segmentgröße von 10 ksample (83,3 Msample/s Abtastrate) ausreichend ist. Der Anwender stellt diesen Wert ein, und die Option berechnet automatisch, wie viele Segmente zur Verfügung stehen. Im Beispiel ergeben sich ca. 35.000 Segmente. Dies entspricht einer maximalen Aufzeichnungsdauer von 24 Tagen.

Vorhergehende Aufzeichnungen sind – auch während oder nach der Aufzeichnung – mit einem Tastendruck auf die History-Funktion verfügbar. Mit den in der Grundfunktionalität des Geräts enthaltenen Maskentests und den Navigationsoptionen der History-Funktion werden der Signalfehler und vorhergehende, ihn auslösende Ursachen schnell gefunden. Beim Beispiel führte ein Glitch im System-Taktsignal einige Pakete vor dem fehlerhaften Paket auf die richtige Spur zum Fehlverhalten. Durch die Zeitstempel war erkennbar, dass der Fehler periodisch (immer morgens) auftrat. Systematische Tests bestätigten, dass die ungenügende Schirmung der Leitung einen von den Startern der Leuchtstoffröhren der Laborbeleuchtung verursachten Puls auffing. Verbesserte Schirmung löste das Problem.