Perspectives techniques
New Realms of Rapid Application Development with Introspect’s Pinetree Software
3 min
De temps à autre, un ingénieur en électricité peut avoir besoin de générer des signaux de haute qualité, tels que des ondes sinusoïdales, des ondes multitones ou des fonctions arbitraires. Par exemple, si vous souhaitez caractériser la réponse en fréquence de l’interface d’entrée analogique d’un microcontrôleur (MCU) sur votre produit, vous pouvez être amené à exciter cette interface avec des ondes sinusoïdales de différentes fréquences et à vérifier sa réponse en fonction de la fréquence du signal d’excitation. Un générateur de formes d’ondes arbitraires (AWG) est un outil couramment utilisé à cette fin. Mais que faire si vous ne disposez pas d’un AWG, ou si vous avez besoin de 10 AWG et non d’un seul ? C’est précisément le dilemme auquel nous avons été confrontés récemment, et nous avons décidé de créer notre propre générateur de formes d’ondes arbitraires à l’aide de l’un des produits très polyvalents d’Introspect Technology. Découvrez comment nous y sommes parvenus en poursuivant votre lecture. Commençons par rappeler ce qu’est un AWG.
Anatomie d’un générateur de signaux arbitraires
Un générateur moderne de formes d’onde arbitraires repose sur la synthèse numérique et la technologie de conversion numérique-analogique. Comme le montre la figure 1 ci-dessous, la forme d’onde est d’abord conçue numériquement à l’aide d’un logiciel. Par exemple, si vous souhaitez générer une onde sinusoïdale, celle-ci est généralement conçue sous la forme d’une séquence de nombres de haute précision représentant les valeurs de l’onde sinusoïdale au fur et à mesure qu’elles varient dans le temps. Le terme « précision » désigne ici le nombre de bits représentant la valeur quantitative de l’onde sinusoïdale. S’il s’agit de 32 bits, l’onde sinusoïdale est alors représentée avec une plus grande fidélité qu’avec, par exemple, 8 bits.
Figure 1 : Schéma fonctionnel d’un AWG type
Les échantillons de la forme d’onde sont ensuite stockés dans une mémoire numérique intégrée à l’AWG. Enfin, ces échantillons (qui ne sont encore qu’une séquence de nombres) sont « synchronisés » à haute fréquence via un convertisseur numérique-analogique (DAC). Le DAC convertit chaque nombre (c’est-à-dire chaque échantillon de l’onde sinusoïdale) en une grandeur physique telle qu’une tension. Naturellement, le fonctionnement du DAC est essentiel au bon fonctionnement d’un AWG, car il doit convertir des valeurs numériques infimes en grandeurs physiques distinctes, telles que des niveaux de tension. Par exemple, si l’onde sinusoïdale est représentée par 12 bits, le DAC doit alors résoudre des grandeurs avec une résolution d’environ 244 parties par million (1 / 2^12) de sa tension pleine échelle.
Le coût d’un AWG est souvent principalement déterminé par celui du DAC qui y est intégré.
Le SV5C-DPTXCPTX intègre non pas un, mais douze AWG !
À première vue, il peut sembler étrange que nous évoquions le SV5C-DPTXCPTX (figure 2 ci-dessous) dans le cadre de cet article de blog. Le SV5C-DPTXCPTX est un générateur MIPI® D-PHY lorsqu’il fonctionne en mode D-PHY, mode sur lequel nous nous concentrons dans cet article de blog. Le fait qu’il s’agisse d’un générateur de séquences signifie qu’il génère des séquences numériques, ce qui constitue sa fonction principale. Cependant, en raison des nombreuses capacités de simulation de perturbations dont dispose le SV5C-DPTXCPTX, il intègre en réalité une technologie DAC extrêmement sophistiquée.
Figure 2 : Le générateur MIPI d’Introspect Technology est en réalité bien plus que cela
Comme le montre la figure 3, chaque broche du SV5C-DPTXCPTX intègre son propre AWG ! En d’autres termes, chaque broche dispose de la chaîne de génération de séquences généralement complète pour les tests MIPI, mais elle intègre également un circuit de modulation analogique qui permet de simuler des perturbations de réception (injection de bruit en mode commun sur la partie HS d’une séquence D-PHY). En résumé, chaque SV5C-DPTXCPTX dispose de 10 générateurs AWG indépendants lorsqu’il fonctionne en mode D-PHY et de 12 lorsqu’il fonctionne en mode C-PHY. Cette caractéristique en fait un outil véritablement polyvalent pour répondre à vos besoins en matière de tests en laboratoire. Poursuivez votre lecture pour découvrir comment nous avons programmé le SV5C-DPTXCPTX à cette fin.
Figure 3 : L’architecture primée de la chaîne de génération de modèles d’Introspect
Comment nous avons programmé le SV5C-DPTXCPTX pour qu’il fonctionne comme un AWG
Tout d’abord, nous avons fonctionné en mode D-PHY. Comme vous le savez sans doute, ce produit est un appareil combiné, capable de prendre en charge à la fois les modes D-PHY et C-PHY. Bien que les AWG soient pleinement opérationnels dans les deux modes, le fonctionnement en mode D-PHY s’avère légèrement plus simple, car il nous a suffi de générer une séquence composée exclusivement de zéros sans avoir à nous soucier de la modulation C-PHY. Quoi qu’il en soit, comme le montre la figure suivante, nous avons utilisé les paramètres par défaut du logiciel Introspect ESP et nous avons simplement ajouté un composant CustomPattern. Dans ce composant, nous avons défini le type de séquence sur « HS-only » et nous avons simplement programmé l’appareil pour qu’il génère une séquence composée uniquement de zéros.
Figure 4 : Nous avons commencé par programmer le SV5C-DPTX pour qu’il génère un motif de veille (aucun bit numérique n’étant émis)
Nous avons ensuite créé un ensemble de composants « CommonModeNoise », comme le montre la figure 5 ci-dessous. Chacun de ces composants peut être programmé indépendamment et peut être connecté à n’importe quelle broche du générateur. Ainsi, pour quatre voies de données et une voie d’horloge, nous avons dû créer 10 composants « CommonModeNoise » distincts.
Figure 5 : Nous avons ajouté une composante de bruit en mode commun indépendante pour chaque fil du système, ce qui donne au total 10 sources de signal distinctes.
Enfin, les composants « CommonModeNoise » ont simplement été programmés pour générer différents signaux, principalement des ondes sinusoïdales dans mon application actuelle. C’est tout ce que nous avions à faire.
Quelques formes d’onde obtenues
La figure suivante présente quatre des dix sources de signal affichées sur un oscilloscope à quatre canaux. Comme vous pouvez le constater, chaque canal génère sa propre onde sinusoïdale. Dans ce cas précis, nous avons programmé toutes les sources pour qu’elles génèrent une onde sinusoïdale de même amplitude, mais à quatre fréquences distinctes.
Figure 6 : Quatre des dix canaux AWG, chacun générant une onde sinusoïdale d’une fréquence différente
Nous avons ensuite programmé des amplitudes spécifiques sur chaque générateur de signaux. Nous avons ainsi réglé toutes les fréquences sur la même valeur. Puis, nous avons sélectionné une amplitude différente pour chaque canal. Comme vous pouvez le constater, il est très facile de générer ces formes d’onde à partir du logiciel Introspect ESP.
Figure 7 : Quatre des dix canaux de l’AWG, chacun produisant une onde sinusoïdale d’amplitude différente
Pour finir, voici quelques formes d’onde à 1 GHz. Sur la figure suivante, les sorties des générateurs de signaux ont été acheminées vers un dispositif sous test (DUT), et l’on observe les différentes réponses en phase de ce dernier. Les formes d’onde bleues et rouges présentent une phase différente de celle des formes d’onde jaunes et vertes.
Figure 8 : Réponse du dispositif sous test (DUT) à un signal de 1 GHz sur 4 canaux
Conclusion
Voilà donc : avec un seul SV5C-DPTXCPTX, vous pouvez générer 10 ondes sinusoïdales indépendantes à des fréquences pouvant atteindre 1 GHz. Il s’agit là d’une performance exceptionnelle, qui vous permet de tirer parti des équipements existants dans votre laboratoire pour mettre au point des solutions véritablement innovantes. En période de récession et de réduction des budgets d’investissement, il est rassurant de savoir que vous pouvez compter sur votre fidèle SV5C-DPTXCPTX d’Introspect Technology pour continuer à innover et à générer des signaux !
