选择合适的示波器进行高速电路调试和验证
示波器的调节与应用原理

示波器的调节与应用原理1. 前言示波器是一种用于观察电压周期的电子仪器,广泛应用于电子实验、电路调试、电子设备维修等领域。
本文将介绍示波器的调节方法和应用原理。
2. 示波器调节方法2.1 通道设置示波器通常具有多个通道,用于同时观测多个信号。
在进行示波器调节时,需要设置合适的通道参数。
1.选择观测通道:根据需要观测的信号,选择合适的通道进行观测。
2.设置耦合方式:示波器通常有直流耦合和交流耦合两种方式,根据信号的特点选择合适的耦合方式。
3.调节增益:根据信号的幅值范围,调节通道的增益,确保信号能够在示波器屏幕上完整显示。
2.2 时间基准设置示波器的时间基准用于调节观测的时间尺度,以便观测信号的频率、周期等特性。
1.设置时间量程:根据需要观测的信号频率,选择合适的时间量程,确保观测到完整的信号周期。
2.调节扫描速度:根据需要观测的信号变化速度,调节示波器的扫描速度,以充分显示信号的变化过程。
2.3 触发设置示波器的触发功能用于控制示波器在信号达到一定条件时进行触发,并显示稳定的波形。
1.设置触发方式:示波器通常有边沿触发、脉宽触发、视频触发等触发方式,根据信号的特点选择合适的触发方式。
2.调节触发电平:根据触发信号的电平,调节触发电平,确保示波器能够稳定触发并显示波形。
3. 示波器的应用原理示波器的工作原理是利用扫描电子束在示波管内的水平和垂直方向上的偏转,绘制出输入信号的波形图。
3.1 垂直系统原理示波器的垂直系统用于放大输入信号,使其能够显示在示波器的屏幕上。
1.输入信号放大:示波器的垂直系统通过放大器将输入信号放大到合适的幅值范围。
2.垂直扫描:放大后的信号经过垂直偏转系统,在示波管内的垂直方向上进行扫描。
3.垂直偏转灵敏度:示波器垂直系统的灵敏度表示输入信号单位变化时,屏幕上显示的垂直单位长度。
3.2 水平系统原理示波器的水平系统用于控制扫描电子束在水平方向上的偏转,以绘制出输入信号的波形图。
包括电路仿真和电路调试的方法

包括电路仿真和电路调试的方法电路仿真和电路调试是电子工程中非常重要的两个环节。
通过对电路的仿真分析和调试测试,可以验证电路设计的正确性和稳定性,以确保电路的正常运行。
本文将介绍一些常用的电路仿真和电路调试的方法。
一、电路仿真方法电路仿真是指通过计算机软件模拟电路的运行过程,以评估电路性能和进行设计验证。
下面将介绍两种常用的电路仿真方法。
1. SPICE仿真方法SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)是一种常用的电路仿真工具。
它使用电路的数学模型进行仿真,可以对各种类型的电路进行仿真分析。
SPICE仿真方法的步骤如下:(1)编写电路的电子原理图;(2)定义电路中的元件参数;(3)定义仿真的条件和目标;(4)进行仿真运行;(5)分析仿真结果,评估电路性能。
2. VHDL仿真方法VHDL(VHSIC Hardware Description Language)是一种硬件描述语言,用于描述数字电路和系统的行为、结构和时序。
VHDL仿真方法主要用于数字电路的仿真。
VHDL仿真方法的步骤如下:(1)编写电路的VHDL代码;(2)编译VHDL代码,生成仿真模型;(3)定义仿真的输入信号;(4)进行仿真运行;(5)分析仿真结果,验证电路的功能和时序。
二、电路调试方法电路调试是指通过实际测试和调整电路参数,解决电路故障和优化电路性能的过程。
下面将介绍两种常用的电路调试方法。
1. 信号探测法信号探测法是一种简单而常用的电路调试方法,通过使用示波器等测试设备来检测电路各个节点的信号波形,以判断电路的工作情况和故障位置。
信号探测法的步骤如下:(1)选择合适的测量点,连接示波器探头;(2)观察示波器上的波形,判断信号是否正常;(3)根据波形的变化,确定可能存在的故障位置;(4)针对可能的故障位置,进行调整和修复。
2. 逐步分析法逐步分析法是一种系统的电路调试方法,通过逐步检查电路各个部分,排除可能的故障原因,逐步找到问题所在,并进行修复。
示波器的原理与应用

示波器的原理与应用摘要:示波器是现代电子技术中不可缺少的一种仪器设备,它能够将电信号转化为目测直观的波形图,为电路分析、调试、诊断等提供了方便、快捷的手段。
本文介绍了示波器的基本原理,包括信号输入、采样、放大、显示等方面,以及示波器的常见应用和注意事项,希望能为工程技术人员提供一些帮助和参考。
关键词:示波器、原理、应用、信号输入、采样、放大、显示正文:一、示波器的基本原理示波器是一种电子测量仪器,它的作用是将电信号转化为能够直观观察的波形图。
示波器可以用来观察不同频率、不同形状、不同幅度的电信号,并能够在波形图上显示出电信号的各种特征参数,如周期、频率、幅度、相位等。
示波器是电子技术领域中必备的仪器之一,它应用广泛,被广泛应用于电路设计、调试、维修、教育和科研等领域。
具体而言,示波器基于的是振荡器原理,通过调节电荷和电流来达到电信号可视化的目的。
信号的输入通过探头进行,示波器需要通过类比数字转换器(ADC)将信号转换成数字信号后存储在数字存储器中。
为了减少数字存储器过多的开销,示波器需要对信号进行采样,示波器内置高速模拟数字转换器(ADC)将信号进行采样后转换成数字信号,并存储在数字存储器中。
示波器还需要放大信号,使得信号能够在显示屏上显示出来。
示波器需要放大信号,通常使用线性放大器或者非线性放大器。
最后,示波器在显示器上将数字信号转换成模拟信号,进行屏幕显示。
二、示波器的应用透视到示波器的应用,可以看到示波器是广泛应用于电路设计、调试、维修、教育和科研等领域中的仪器设备。
比如,在电路设计和调试中,示波器可以用来分析电路中的各种问题,如电源噪声、串扰、幅度偏差等等。
在维修中,示波器可以用来检测电机的运行状态、检查电缆连接、检测电器设备输出波形等。
在教育中,示波器可以用来展示各种电子元器件和电路的工作原理。
在科研领域中,示波器可以用来测量和分析一些高速和复杂电信号,如微波电路、芯片和通用集成电路(IC)等。
yokogawa示波器的用法

yokogawa示波器的用法Yokogawa示波器(Yokogawa Oscilloscope)是一种用来观测电信号波形的测量仪器。
它具有高精度、高性能、高品质的特性,广泛应用于电子工程、通信、计算机、医疗设备等领域。
本文将详细介绍Yokogawa示波器的用法及其在不同领域中的应用。
第一部分:Yokogawa示波器的基本知识1. 什么是示波器?示波器是一种测量和显示电信号波形的仪器。
它通过将电压与时间的关系以图形方式呈现,使人们能够更直观地理解和分析电信号的特性。
2. Yokogawa示波器的特点Yokogawa示波器具有以下特点:- 高精度:Yokogawa示波器的精度可以达到亚纳秒级别,使其适用于精密测量和高要求的应用。
- 宽带宽:Yokogawa示波器支持多种带宽选项,从几十MHz 到几十GHz,以满足不同频率范围的需求。
- 多通道:Yokogawa示波器通常支持4个或更多通道,可以同时显示和比较多个信号波形,提高工作效率。
- 高采样率:Yokogawa示波器具有高采样率,能够捕捉和分析高速变化的信号波形。
- 先进的触发功能:Yokogawa示波器具有多种触发功能,可以有效捕获和显示特定事件的波形。
第二部分:Yokogawa示波器的用法1. 示波器的基本操作使用Yokogawa示波器进行基本的波形观测和分析,需要掌握以下操作:- 连接电缆:将被测信号连接到示波器的输入通道。
- 设置垂直和水平尺度:调整示波器的垂直和水平尺度,以适应被测信号的幅值和周期。
- 触发设置:设置示波器的触发条件,以获取所需的波形。
- 开始测量:开始示波器的测量,观察并记录波形。
- 波形分析:根据测量结果对波形进行分析和解释。
2. 示波器的高级功能除了基本的操作外,Yokogawa示波器还具有一些高级功能,可以提供更详细的波形信息和更精确的分析结果:- 数据存储和导出:Yokogawa示波器可以将测量数据存储到内部存储器或外部存储介质,并支持将数据导出到电脑进行进一步分析。
高速示波器 探头等效电路 解释说明

高速示波器探头等效电路解释说明1. 引言1.1 概述高速示波器是一种广泛应用于电子测量领域的仪器,能够以极高的精确性和响应速度对信号进行采集和分析。
它不仅可以捕捉到高频率、瞬态和复杂的信号波形,还能够提供丰富的测量功能,如电压、电流、频率等参数的测量。
因此,在电子设计、通信、计算机等领域中,高速示波器被广泛应用于信号分析和故障排除等方面。
1.2 文章结构本文将详细介绍高速示波器及其探头等效电路的原理和应用。
首先,在第2节中,我们将对高速示波器进行详细介绍,包括其工作原理、主要应用领域以及未来发展趋势。
然后,在第3节中,我们将重点讨论探头等效电路,包括其基本原理、相关模型以及影响因素的分析。
最后,在第4节中,我们将解释说明一些与探头等效电路相关的要点,深入探讨其意义和实际应用价值。
1.3 目的通过本文的撰写,旨在对读者全面介绍高速示波器及其探头等效电路的基本原理和实际应用。
通过了解高速示波器的工作原理以及探头等效电路的影响因素,读者将能够更好地选择适合自己需求的高速示波器,同时也能够更好地理解和分析测量结果。
此外,本文还将对该领域未来发展趋势进行展望,并提供一些相关研究方向,为读者拓宽思路,引发更多有价值的讨论与研究。
2. 高速示波器2.1 原理介绍高速示波器是一种用于观测和测量电信号的仪器,它能够以可见形式显示出电路中的信号变化。
其工作原理基于采样、存储和显示三个关键过程。
首先,高速示波器通过采样技术将连续的电信号转换为离散时间序列的采样点;然后,这些采样点会被存储在内存中供后续处理和显示;最后,通过将这些采样点转换为电压值,并连接到示波器的显示屏上进行实时展示,用户可以直观地观察到信号的各种参数。
2.2 应用领域高速示波器广泛应用于电子、通信、无线电频谱分析等领域中。
在电子领域中,它们被用于捕获和分析各种模拟和数字电路中的快速脉冲、尖峰和其他时间关键信号。
在通信领域中,高速示波器可用于对高频率信号进行调试和测试,以确保传输性能。
正确选用示波器

正确选用示波器示波器是一种广泛用于电子测试和调试的设备。
它可以显示电信号的波形,有助于工程师分析电路中的问题并进行修复。
然而,正确选用示波器并不容易,因为市面上有许多不同类型、不同品牌和不同规格的示波器。
本文将介绍正确选用示波器的相关知识,帮助读者选择适合自己需求的示波器。
选择示波器类型首先,需要选择合适的示波器类型。
根据使用场景和需求,常见的示波器类型包括:模拟示波器、数字示波器和混合示波器。
•模拟示波器:模拟示波器是最早的示波器类型,它可以显示模拟信号的波形。
模拟示波器有很高的带宽和灵敏度,是对频率和时间分辨率有要求的应用的良好选择。
然而,它的分辨率和准确性可能不如数字示波器。
模拟示波器现在已经比较少见了,大多数场合已经被数字示波器取代了。
如果您需要测量快速变化的模拟信号或者对信号的精度要求不高,模拟示波器可能是一种合适的选择。
•数字示波器:数字示波器转换和处理信号后,将数据显示在数字屏幕上。
数字示波器可以存储多个波形并以数字方式处理信号,可提供更好的精度,更好的重复性和更多的功能。
数字示波器通常具有比模拟示波器更高的带宽和更高的采样率。
与模拟示波器相比,数字示波器更具有普遍适用性,可用于检测数字和模拟信号。
如果您的应用需要高分辨率、高灵敏度和高准确性,则建议选择数字示波器。
•混合示波器:混合示波器是数字示波器和模拟示波器的混合体。
它具有模拟示波器高达1 GHz的带宽和数字示波器的特点。
混合示波器通常具有更好的分辨率和像素质量,可以很好地处理高速波形并显示细节。
因此,混合示波器可用于广泛的应用,包括自动化测试、RF测量和混合信号分析。
选择示波器带宽带宽是示波器测量信号的最高频率。
选择正确的带宽对于正确分析和测量波形至关重要。
过高或者过低的带宽都会导致不准确的测量结果。
带宽越高,示波器越能解析高频波形,但同时也更加昂贵。
带宽越低,示波器越便宜,但示波器会丢失高频信号。
要选择正确的带宽,您需要知道您所测试的信号频率的最大值。
如何选择示波器

如何选择示波器简介对于很多工程师来讲,从市场中上百款不同价格和规格的各种型号的示波器中,选择一台新示波器是一件很挠首的事情。
本文就旨在指引你拨开迷雾,希望能帮助你避免付出昂贵的代价。
重中之重选择示波器的第一步不是要看那些示波器的广告和规格,而是要你花一些时间认真地考虑一下你打算用来干嘛和用在什么场合。
l示波器你要用在什么地方(工作台、客户端还是在汽车罩下)?l一次性需要同时测试几个信号?l你要测试的信号的最大和最小幅值?l你要测试的信号的最高频率是多少?l你要测试的信号是重复还是单次激发信号?l除了要时域显示外,你是否还需要频域显示(频谱分析)?根据以上的几个问题,你就可以开始思考一下什么样的示波器才是符合你要求的最佳选择。
模拟vs数字本文的重点是放在数字存储示波器(DSOs),它们代表了现在在市场上可以购买到的大部分的示波器。
在介绍如何选择一台数字示波器之前,我们很有必要先了解一下模拟示波器。
我相信大部分的电子工程师都曾经用过模拟示波器,并且对它的结构和操作都很熟悉,但事实上,现在很多的人都会选择购买数字示波器来取代模拟示波器。
尽管现在仍然还有一些工程师钟爱于模拟示波器,但是已经很少了,有一些是因为模拟示波器的部分特性是DSO 无法超越的。
如果你仍然对模拟示波器不舍,你会发现你的选择将会很有限,现在只有很少的厂家还在做模拟示波器,几款目前还在卖的型号都是基于一些很老的技术,而且性能也很有限。
买一台二手的模拟示波器最初看起来可能是一个很经济实惠的选择。
但是购买之前,先检查一下备件是否可用,否则昂贵的维修费用将会使你的购买成为假节约。
关于模拟vs数字示波器的争论,现增加了其他一些准则来衡量,DSOs:l体积小,方便携带;l有很大的带宽;l可单次激发;l彩屏显示;l提供屏显测量;l有简单的用户接口;l提供存储和打印功能现在的数字存储示波器一般都是与PC连接的,可以完全集成在自动测试仪器(A TE)系统中。
双踪示波器_使用方法、用途以及注意事项。

双踪示波器使用方法、用途以及注意事项。
1. 引言1.1 概述双踪示波器是一种常见的测试仪器,可用于测量和显示电子信号的波形和幅度。
它由两个独立的输入通道组成,可以同时测量并显示两个信号。
双踪示波器通过图像显示方式,将信号的时间和电压变化以波形的形式呈现出来,使工程师或技术人员能够更直观地分析和调试电子系统。
1.2 文章结构本文将介绍双踪示波器的基本原理和构成、使用方法以及主要用途,并提供了一些注意事项。
首先,在第二部分我们将详细解释双踪示波器是如何工作的,以及其主要组成部分。
紧接着,在第三部分我们将深入讨论如何正确地使用双踪示波器,包括操作技巧和注意点。
最后,在第四部分我们将总结双踪示波器在实际应用中的重要性,并简要提及未来发展方向或潜在问题解决方法。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解并正确使用双踪示波器。
通过阅读本文,读者将了解到双踪示波器的工作原理和构成,学会正确操作示波器以测量和展示电子信号的波形。
同时,我们还将介绍双踪示波器在各种领域中的主要用途,并提供一些使用时需要注意和遵循的安全性注意事项。
最后,我们将总结双踪示波器在电子工程领域中的重要性,并展望其未来可能的发展方向。
通过阅读本文,读者将能够更好地应用双踪示波器解决工作中的问题,提高工作效率和精确度。
2. 正文:2.1 双踪示波器的基本原理和构成:双踪示波器是一种常用的电子测量仪器,它主要由示波器控制单元、两个独立的垂直放大通道、水平扫描电路和显示屏等组成。
其基本原理是利用垂直放大通道分别对两个输入信号进行放大和处理,然后将结果展示在显示屏上。
双踪示波器可以同时显示两个信号,并且能够通过水平扫描功能对信号进行时间轴上的比较和分析。
2.2 双踪示波器的使用方法:在使用双踪示波器之前,应先正确连接待测试的电路或设备与示波器的输入通道,并确保输入信号的幅值范围在示波器所能识别的范围内。
接下来,根据测量需要调节垂直放大倍数、触发模式以及时间基准等参数。
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选择合适的示波器进行高速电路调试和验证/article/8d/8290.html示波器,作为全球使用最广通用仪器,伴随电子设计工程师走过了60年历程。
第一代模拟实时示波器(ART)和第二代数字存储示波器(DSO),都有其明显缺点。
基于DPX数字荧光技术第三代数字荧光示波器(DPO),结合了前两代示波器优点,同时消除了两者缺点。
全新一代数字荧光技术进一步提升了数字荧光示波器实时性,使DPO在性能和适用性方面已经远远超过了同等带宽ART和DSO,成为当前业界性能最优、效率最高、分析能力最强选择。
为什么DPO具有这样能力呢?本文接下来部分,将结合DPX技术核心,为读者完整介绍三代示波器在调试和验证工作中优劣势,同时解答一些已谈论过多年疑问。
第一章示波器技术发展和演变泰克511模拟实时示波器,标志着商用示波器时代到来。
511之前也有一些“示波器”产品,但是由于其没有触发系统和校准时基、垂直刻度,不能提供稳定显示波形,也不能进行定量测试,所以只是一种定性观测工具。
511首次在“示波器”这种测试设备中加入了边沿触发以显示稳定波形、使用校准时基和垂直放大器以提供定量测试能力,大大增加了适用性。
这样,商用示波器诞生了。
模拟实时示波器发展到现在,基本结构并没有多大变化,下图是一个基本结构框图:本图由提供图1: 模拟示波器结构简图模拟实时示波器机构简单,没有信号数字化、处理等过程。
ART所有信号调理、放大和显示都由模拟器件完成,所以从信号进入放大器(或探头)到最后在CRT上显示,几乎是实时(延迟时间几乎可以忽略)。
但是,模拟示波器也有死区时间,在死区时间内出现信号是不能显示在屏幕上。
这个死区时间来自于触发系统“触发抑止(hold off)”和等待触发时间。
所以,模拟示波器也不是能100%地捕获信号。
不同型号模拟实时示波器,最大波形捕获概率大约从30%~70%不等,扫描速度最快可达50万次/秒。
这是一个非常好指标。
再来看模拟示波器显示方式——CRT阴极射线管。
电子束经过偏转板偏转,再轰击显示屏上荧光物质发光形成波形轨迹。
当电子束停止轰击后,亮点不会立即消失而要保留一段余辉时间。
余辉时间10μs—1ms为短余辉,1ms—0.1s为中余辉,0.1s-1s为长余辉,大于1s为极长余辉。
一般示波器配备中余辉示波管,高频示波器选用短余辉,低频示波器选用长余辉。
在余辉效应作用下,波形轨迹上每一点亮度,和被轰击次数(频度)成正比关系。
因此,模拟实时示波器显示波形,不仅有时间和幅度信息,还能以亮度等级表示信号出现概率信息,非常有利于观测。
但是在另一方面,荧光物质发光这一特性也带来了一个问题:轰击次数过少轨迹亮度会很低,甚至根本无法观测到。
所以模拟示波器比较适合于重复信号(如连续正弦波)或者有重复特性信号(如模拟视频信号)。
而对单次信号(如单个脉冲或偶发故障)观测能力非常有限。
总结起来,模拟实时示波器有以下几点主要优点:实时性强、波形捕获概率高、直观三维(时间、幅度和信号出现概率)显示方式。
缺点主要在于:无法存储数据、分析能力有限、对低概率事件捕获能力不足、触发简单、预触发延时不足和带宽提升困难(从前端放大器到CRT必须同时提升)等。
随着数字化运动兴起和越来越多单次信号测量需求,模拟示波器这些缺点使其渐渐不再能满足测试需求,所以从上世纪80年代开始,主流示波器厂家均渐渐转向数字示波器研发和生产。
第一代数字示波器现在被称为数字存储示波器(DSO),使用串行工作结构。
原理框图如下:本图由提供图2: 数字存储示波器结构简图数字存储示波器使用了ADC采样方式,所以被测模拟波形最终可以以数据格式存储。
当然,数字化数据还可以方便地进行自动测量、频谱分析、数学计算或者其它高级分析。
所以数字示波器特别适于单次信号采集和分析,这是一个很大突破。
另外一方面,数字存储示波器在ADC以后就是全数字化处理,所以带宽提升仅受限于可变增益前置放大器带宽和ADC速率。
随着技术进步,现在,泰克TDS6154C是业界真实模拟代宽最高数字存储示波器,达到12.5GHz(3dB)。
由于超高高带宽示波器系统设计中,宽带放大器是其中核心部分,目前主流设计都采用每一个通道独立硬件放大器设计方法,这样保证每一个通道性能没有限制。
当每一个通道放大器设计带宽不足时,有些示波器通过DBI技术利用示波器每一个通道6GHZ低带宽放大器在不同频段“拼接”在一起,在某一个通道上达到超过6GHZ带宽,例如3个通道6GHZ频段“拼接”后达到18GHZ带宽。
从DBI技术实现方法可以明显看出它优点和相应缺陷,最明显优势是利用多通道低带宽合并为单通道超过10GHZ高带宽,在示波器设计中成本最高放大器和ADC均采用低速设计,非常有利于控制成本。
由于DBI技术本质上首先经过将信号频率分配到不同通道,通过相对低速ADC进行采样,最后通过DSP技术将这些包含不同分量频率数字“拼接”,它会导致以下几个限制。
1. 通道数限制:当使用不同通道时带宽不同,3通道或4通道使用时仅仅提供6GHZ带宽,ADC采样率也有限制。
2. 频谱“拼接”错误:从幅频特性图可以看出,每一个频率“拼接”点都有明显非线性,当被测信号频谱分量在该区域时,示波器时域显示波形会出现波形失真。
3. 波形捕获率低:由于DBI技术需要软件处理和“拼接”数字频域波形,数据量比较大时波形处理和显示速度非常低。
4. 功能限制:当DBI打开时,虽然单通道带宽和ADC提升,但是触发系统带宽无法通过DBI技术提升,最大仅为800MHZ,另外示波器外参考输入,垂直灵敏度精细调整等功能都会由于DBI打开而受限。
数字存储示波器在触发系统上也有很大进步。
从结构框图上可以看到,数字示波器触发系统是完全独立一个以模拟电路为主电路。
高性能触发系统好比是照相机快门,可以帮助测试人员准确定位信号行为。
针对各种特殊信号特点,数字存储示波器可配备毛刺触发、欠幅脉冲触发、过渡时间、通讯触发、串行触发、窗口触发、状态触发、码型出发和总线触发等多种高级触发模式。
泰克Pinpoint?触发系统是当前全业界最先进触发系统,在边沿触发和高级触发中使用完全SiGe技术,所以触发灵敏度都可到达到很高水平,例如TDS6124C这款仪器,边沿触发和高级触发灵敏度都可以同时达到3div@9GHz。
这个双触发系统辅以触发延迟设置和触发重置,几乎可以不受限制地设置触发模式。
数字存储示波器有了这些特性,在带宽性能可以远高于较模拟实时示波器;在触发和采样配合下,数字存储示波器对单次信号(低重复概率信号)捕获能力有巨大提升;对于信号测试和分析能力也今非昔比……但是,在增强了对单次信号捕获、分析能力以后,也引入了难以避免弱点,这主要体现在波形捕获率和单调显示能力上。
以下我们来说明一下这些弱点:数字存储示波器结构上已经决定,它必然工作在一种串行模式下——信号经过调理,进入ADC采样;ADC采样数据在触发系统控制下送入采集内存;采集内存存满以后,波形数据被送到计算机系统;微处理器根据用户需求,对这些数据进行处理、计算、分析;最后波形和分析结果被显示在显示器上(滚动模式下工作流程略有不同,这里不做详细描述)。
在这个过程中:从信号调理、触发监控到ADC采样,几乎是实时,不会影响工作效率;而数据从采集内存传到计算机系统、微处理器处理、计算过程、最终显示,都会因为示波器构架不同而影响其实时性。
其中最关键部分是微处理器处理过程。
我们都知道,流行示波器采样率都会在每秒数十吉(GS/s),没有任何一个通用微处理器可以实时处理这样数据流,所以示波器微处理器处理方式只能是“抓取一段、慢慢处理、控制显示”,然后重复。
这样,在其“慢慢处理”时间中,示波器将不能监视波形,这也就是我们所说“死区时间”,在死区时间内发生事件,是不会显示在屏幕上。
为了衡量数字存储示波器死区时间占到总观测工作时间比例,我们引入“波形捕获率”概念,也就是示波器可以连续提供每秒种内捕获并显示波形个数。
此处“波形”指一次触发采集全部信息。
试验证明,业界波形捕获率最高高性能(带宽1GHz以上)数字存储示波器,大概波形捕获率在8000次左右,其捕获波形总体时间大约占到总观测时间1~2%,也就是说:全部信号98%以上细节,因示波器死区时间而漏失掉了。
每个工程师都相信仪器提供了正确信息,但很少有工程师会考虑到自己正在使用示波器只能提供如此之少波形细节——举个例子,如果您观测信号里存在一种平均1秒发生一次故障,那么数字存储示波器1秒内发现这个故障概率只有不到2%,15秒内发现概率也只有大约26%。
而事实上,由于开发时间紧迫,一般工程师观测一个信号时间都不会超过10秒——结果,您只有不到1/4几率能够捕获这个故障并进行有效调试。
几乎所有示波器厂商都意识到数字存储示波器波形捕获率低这种缺陷,并且开发出了很多提高示波器速度方法。
但是,无论在数据从采集内存传到微处理器时使用两对1.25Gbps千兆以太网链路构架,还是在显示上采用显示局部和抽点显示加速技术,都未能从最根本问题上解决吞吐率问题——串行构架中,微处理器是速度瓶颈,只有完全改变串行结构、解放微处理器,才是解决问题关键。
在这个方面,泰克公司走在了行业最前面,从一开始就着手于串行构架改造。
从上世纪90年代中期InstaVu?到2006年初实时DPO,基于并行构架第三代示波器:数字荧光示波器,从出现逐渐走向成熟。
下图是DPO 数字荧光示波器结构图:本图由提供图3:数字荧光示波器结构图从结构可以看出,DPO数字荧光示波器并行处理核心是DPX并行成像处理芯片。
DPX完成了采集数据存储、光栅化和统计处理以生成三维数据库。
并且能把光栅化波形图像信息直接导入显存。
在这种构架中,微处理器仅仅做显示控制等工作,不再在数据处理过程中充当瓶颈。
DPO数字荧光示波器并行结构从根本上解决了DSO数字存储示波器波形捕获率低、波形漏失严重缺陷。
DPO7000、DPO70000系列实时数字荧光示波器波形捕获率可以达到250000wfm/s,DPO71000、DPO72000系列超高性能数字荧光示波器更可超过300000wfm/s,捕获波形占总体信号比例也最高可达60%(连续提供);而且新一代DPX采集也没有了上一代“准实时荧光示波器” 最高1.25G实时采样率限制,而是可以工作在任何采样率下,对信号捕获能力进一步增强,是现在业界发现问题最佳工具。
下图是三家不同厂商同等级示波器同时观测一个带有偶发故障(约一秒钟发生一次)时钟,15秒以后情况。
可以看到,在前面两种示波器几乎没有发现任何问题时候,泰克数字荧光示波器(右图)却捕获到了此间发生多次故障,差别一目了然。
本图由提供图4: 对同一个信号观察相同时间,DPO发现更多波形行为DPX生成三位数据库在显示上也有巨大优势。