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利用RIGOL DS6000示波器的高波形捕獲率觀察偶發(fā)信號(hào)

作者: 時(shí)間:2012-08-02 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  現(xiàn)在,各種電子產(chǎn)品,尤其是手機(jī)等,對(duì)高性能、小型化、低功耗的需求不斷加強(qiáng),嵌入式設(shè)計(jì)無處不在。這使得各種電路設(shè)計(jì)的密度和信號(hào)速度都達(dá)到相當(dāng)高的程度。一方面,器件的密度和功能的增加,會(huì)引入更多串?dāng)_和噪聲;另一方面,數(shù)字總線的速度加快,帶來了觀測瞬時(shí)信號(hào)的難度。這對(duì)電路設(shè)計(jì)和調(diào)試及最后的產(chǎn)品測試帶來了極大的挑戰(zhàn),選擇合適和正確的調(diào)試和測試工具對(duì)保證項(xiàng)目的成功變得非常重要。高速數(shù)字示波器是重要的,也是尤其常用的調(diào)試工具。

  正確地設(shè)置觸發(fā)條件可以有效地利用示波器發(fā)現(xiàn)偶發(fā)信號(hào),但需要測試者提前預(yù)判這些偶發(fā)信號(hào)的特征,并做出種種條件設(shè)置。這需要測試者具有非常豐富的測試經(jīng)驗(yàn)同時(shí)對(duì)電路的每一部分都十分熟悉。在調(diào)試復(fù)雜電路并往往在時(shí)間壓力下工作時(shí),會(huì)給項(xiàng)目帶來風(fēng)險(xiǎn)。最好的方法是能借助示波器有效地發(fā)現(xiàn)這些偶發(fā)信號(hào)和瞬時(shí)信號(hào)并直接觀察。傳統(tǒng)的模擬示波器,在不考慮觸發(fā)消耗的情況下,其“死區(qū)時(shí)間”幾乎可以忽略不計(jì),任何變化的信號(hào)都將反映在顯示屏上。但模擬示波器僅僅能夠用于觀察波形,在數(shù)據(jù)的后期處理、計(jì)算及存儲(chǔ)方面就變得十分困難,而且對(duì)高速偶發(fā)信號(hào)無法捕獲和記錄分析,同時(shí)帶寬的限制也不能適應(yīng)高速電路設(shè)計(jì)的需求。因此逐漸被淘汰出市場,取而代之的是現(xiàn)在廣為使用的數(shù)字示波器。

  模擬示波器的優(yōu)點(diǎn)是可以把信號(hào)變化實(shí)時(shí)地顯示出來。數(shù)字示波器由于信號(hào)采集和顯示的機(jī)理不同,處理器需要兼顧顯示、計(jì)算、測量、觸發(fā)等功能,所以會(huì)產(chǎn)生所謂“死區(qū)時(shí)間”。示波器的采集及死區(qū)時(shí)間示意如圖1,當(dāng)異常信號(hào)恰好發(fā)生在示波器的“死區(qū)時(shí)間”,這個(gè)異常信號(hào)就會(huì)被錯(cuò)過而觀察不到。以數(shù)字示波器上的10ns檔位為例,如果橫坐標(biāo)有10格,那么大概1秒鐘可以分為1s / 100ns = 10,000,000幀,假設(shè)觸發(fā)造成了50%的時(shí)間開銷,理論上有5,000,000幀/秒的波形捕獲率才能實(shí)時(shí)地,百分之百地呈現(xiàn)波形。但是由于各種技術(shù)條件的限制,現(xiàn)在的數(shù)字示波器遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)波形捕獲率,這樣就會(huì)有大量的波形數(shù)據(jù)落在“死區(qū)時(shí)間”里,從而降低了波形觀察的質(zhì)量??梢?,對(duì)于測試者而言,波形捕獲率是評(píng)價(jià)一款數(shù)字示波器獲取偶發(fā)信號(hào)能力的最主要指標(biāo),如果波形捕獲率高,捕獲偶發(fā)信號(hào)的能力就越強(qiáng),反之則捕獲能力差(如圖2)。為了提高波形捕獲率,各示波器廠商采用了不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法,最終效果也不盡相同。某國外示波器廠商,為了掩飾其波形捕獲率在相應(yīng)條件下實(shí)際較低的不足,將波形捕獲率性能指標(biāo)和系統(tǒng)構(gòu)架及實(shí)現(xiàn)方法混為一談,造成DPO=高捕獲率的印象,混淆了概念,干擾了用戶的選擇。

  普源精電()公司集中科研實(shí)力自主研發(fā)生產(chǎn)了DS6000系列數(shù)字示波器,采用了獨(dú)創(chuàng)的UltarVision技術(shù),成為國產(chǎn)第一臺(tái)帶寬達(dá)到1GHz的數(shù)字示波器產(chǎn)品。其波形捕獲率、存儲(chǔ)深度、實(shí)時(shí)采樣率、觸發(fā)種類、數(shù)據(jù)計(jì)算等各方面均達(dá)到同類產(chǎn)品世界先進(jìn)水平。

  不同于國外某示波器廠商的宣傳概念,將用戶的真正需求放在首位,特別是將波形捕獲率大踏步地提高到180,000幀/秒,同時(shí)提供特有的波形錄制功能,使得DS6000數(shù)字示波器在觀察偶發(fā)信號(hào)和瞬時(shí)信號(hào)時(shí),都得心應(yīng)手,極大地幫助用戶提升調(diào)試效率。

  以高帶寬示波器中10ns和1ns兩個(gè)常用的檔位為例,表1對(duì)比了DS6000系列與國外某廠商某款主流數(shù)字示波器的最大波形捕獲率,可以看出DS6000系列的明顯優(yōu)勢(shì)。

  圖3的信號(hào)為一個(gè)正常的方波,但每10萬個(gè)周期才會(huì)出現(xiàn)一次異常信號(hào),使用DS6000系列數(shù)字示波器就可以輕松觀察到這個(gè)偶發(fā)異常信號(hào),用戶可以根據(jù)直觀的觀察,判斷進(jìn)一步調(diào)試的思路和設(shè)置。

  在嵌入式調(diào)試中,偶發(fā)異常信號(hào)恰恰是導(dǎo)致系統(tǒng)故障或者不穩(wěn)定的重要原因,能夠有效捕獲和觀察這些偶發(fā)信號(hào)成為數(shù)字示波器的重要功能指標(biāo)。



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