А далі що? Частина 3

Магазин Gtest(R) пропонує широку номенклатуру осцилографів на сторінці сайту, що наводиться в самому кінці Розділу, а також рекомендовані прилади та статті для самоосвіти

"Основи осцилографів. Принципи роботи та методики вимірювань". Частина 3

ЧАСТИНА 2 >>>

Деякі підсистеми у складі DSOs схожі на ті ж, що є в аналогових осцилографах. Однак, DSOs мають додаткові підсистеми обробки даних, що задіяні для їх збирання та відображення всієї форми сигналу. Осцилограф DSO побудований на архітектурі послідовної обробки даних для захоплення та відображення сигналу на екрані, як це представлено на рис. 12. Опис такої архітектури наводиться нижче.

Архітектура послідовної обробки даних

Як і в аналогового осцилографа, першим входом DSO є підсилювач по вертикалі. Органи управління по вертикалі дозволяють на цьому етапі регулювати амплітуду та встановлювати діапазон. Наступним є аналого-цифровий перетворювач (ADC), який як функція горизонтальної системи приладу розбиває сигнали на дискретні точки в часі і конвертує значення напруги в цих точках вже в цифрові значення, які називаються точками вибірки. Це процес оцифрування сигналу.

Блок синхронізації вибірки горизонтальної системи визначає, як часто ADC здійснює вибірку. Цей процес називається частотою вибірки та розраховується у вибірках за секунду (S/s). Точки вибірки від ADC зберігаються у пам'яті Збору Даних Приладу як точок форм сигналу. Декілька точок вибірки можуть становити одну точку форми сигналу. Взяті всі разом точки форми сигналу утворюють один запис сигналу. Кількість точок форми сигналу, які використовуються створення одного запису (реєстрації) сигналу, називається довжиною записи. Система синхронізації (тригер) визначає точки запуску та точки зупинки довжини запису.

Шлях сигналу DSO пролягає через мікропроцесор, через який проходить вимірюваний сигнал до дисплея приладу. Це мікропроцесор обробляє сигнал, координує активність дисплея, керує органами контролю на передній панелі та багато іншого. Потім сигнал проходить через дисплей пам'яті та відображається на екрані осцилографа.

Залежно від функціональності вашого осцилографа, може мати місце додаткова обробка точок вибірки, що підвищує якість інформації, що відтворюється на дисплеї. Може бути також попередня синхронізація, що дає можливість переглядати події до точки відліку синхронізації. Більшість сучасних цифрових осцилографів також пропонують вибір параметрів автоматичних вимірювань, що спрощує весь процес вимірювань.

Як показано на рис. 13 DSO є високопродуктивним, з режимом одноразового захоплення багатоканальним електронним інструментом. DSO ідеальні для застосувань та розробок, де мають місце повторювані з низькою швидкістю або одноразові, високошвидкісні по безлічі каналів події. У реальному світі цифрових розробок інженери одночасно аналізують чотири або більше сигналів, що робить DSO їхнім найважливішим робочим «компаньйоном».

Цифрові люмінесцентні осцилографи

Цифровий Люмінесцентний Осцилограф (DPO) вирізняється своєю новою внутрішньою архітектурою. Ця архітектура надає можливості DPO для унікального захоплення та відтворення відновленого сигналу з високою точністю.

У той час як DSO задіює архітектуру послідовної обробки сигналів для їх захоплення, відображення та аналізу, то DPO має паралельну архітектуру для реалізації тих же функцій, як це представлено на рис 14. Архітектура DPO має унікальне апаратне забезпечення на спеціалізованих інтегральних схемах (ASIC) захоплення картинок форм сигналів з високою швидкістю, що забезпечує високий рівень їхньої візуалізації. Така функціональність підвищує ймовірність захоплення різноманітних перехідних подій, що мають місце в цифрових схемах, як то пульсуючі імпульси, збої та помилки переходу, що розширює можливості для аналізу. Опис такої архітектури паралельної обробки даних наводиться нижче.

Архітектура паралельної обробки

Перший (вхідний) етап DPO схожий на те, що й у аналогового осцилографа – підсилювач по вертикалі, а другий етап схожий на те, що з DSO – це ADC. Але DPO значно відрізняється від своїх попередників, які відразу запускають аналогово-цифрове перетворення.

Для будь-якого осцилографа – аналогового, DSO або DPO – завжди є час утримання, протягом якого прилад обробляє щойно захоплені дані, перезапускає систему та очікує запуску наступного циклу синхронізації. Протягом цього часу осцилограф залишається «сліпим» щодо будь-яких сигналів. Імовірність побачити події, що рідко повторюються, знижується в міру того, як час утримання збільшується.

Необхідно відзначити, що неправильно вираховувати ймовірність захоплення тієї чи іншої події з х-до швидкості оновлення інформації на дисплеї. Якщо покладатися тільки на цю х-ку, то легко помилитися, вважаючи, що осцилограф захоплює всю істотну інформацію про форму сигналу, тоді як цього фактично не відбувається.

Цифровий запам'ятовуючий осцилограф обробляє захоплені форми сигналів у послідовному режимі. Швидкість його мікропроцесора є пляшковим шийкою в цьому процесі, оскільки обмежує частоту захоплення даних. Осцилографи DPO перетворюють на растровий формат дані оцифрованих форм сигналів в цифрову люмінесцентну базу даних. Кожну 1/30 секунду – приблизно так швидко, як людське око може сприймати це – знімок образу сигналу, що зберігається в базі даних, надходить безпосередньо на систему дисплея. Цей процес прямого перетворення на растровий формат даних про форму сигналу і відразу ж безпосереднє копіювання в пам'ять дисплея з бази даних усуває такий недолік як «пляшка» в обробці даних, що притаманне будь-яких інших архітектур. Отримуваний результат – оновлення образів на екрані у часі і можливість побачити «живий» сигнал. Деталі сигналів, проміжні події та його динамічні характеристики захоплюються у часі. Мікропроцесор осцилографа DPO працює паралельно з інтегрованою системою захоплення для керування виведенням на екран зображень, автоматичними вимірюваннями та органами керування приладу, таким чином, що відсутній вплив на швидкість захоплення даних.

Осцилограф DPO точно моделює найкращі функції відтворення сигналів, притаманні аналоговим осцилографом, які відображають сигнал у трьох вимірах: час, амплітуда і розподіл амплітуди в часі – і все це в реальному часі.

На відміну від аналогового осцилографа, який покладається на хімічний фосфор, DPO задіює чисто електронний цифровий фосфор, що, по суті, є базою даних, що постійно оновлюється. Ця база даних має окрему «комірку» інформації для кожного окремо взятого пікселя на дисплеї осцилографа. Щоразу, як тільки захоплюється форма сигналу - іншими словами, щоразу, як тільки спрацьовує пускова схема осцилографа, ця подія реєструється в базі даних люмінофора приладу.
Кожна комірка, що на певному місці розташована на екрані, яку «зачепила» форма сигналу, посилюється через інформацію про інтенсивність, тоді як в інших комірках нічого не відбувається. Таким чином, інформація про інтенсивність формується в тих осередках, через які дані про сигнал проходять найчастіше.

Коли цифрова база даних фосфору надходить на дисплей осцилографа, дисплей розкриває інтенсивні області осцилограм пропорційно частоті появи сигналу в кожній точці, що дуже схоже на градацію інтенсивності, характерну для аналогового осцилографа. DPO також дозволяє відображати на екрані частоту появи подій, що варіюється, в якості контрастних кольорів, що відсутня у аналогового осцилографа. За допомогою DPO стає просто побачити різницю між формою сигналу, що підпадає під майже кожен запуск пускової схеми і тієї, що має місце, скажімо при кожному 100-му тригері.

Цифрові Люмінесцентні Осцилографи (DPOs) зруйнували бар'єри між технологіями аналогових та цифрових осцилографів. DPO однаково придатні для перегляду високих та низьких частот, повторюваних сигналів, перехідних процесів та змін сигналів у реальному часі. Тільки DPO мають віссю Z (інтенсивність) в реальному часі, що відсутня у звичайних цифрових осцилографів, що запам'ятовують.

Осцилограф DPO ідеальний для тих, хто потребує найкращого інструментарію загального призначення та налагодження у багатьох областях застосування, як це представлено на рис. 15. DPO – найкращий прилад для здійснення складних аналізів, тестування з комунікаційних масок, налагодження цифрових схем від паразитних сигналів, аналізу цифрових сигналів, що повторюються, та застосувань в областях синхронізації.

Осцилографи Комбінованих Доменів

Осцилограф змішаних сигналів (MDO) поєднує в собі РЧ аналізатор спектру з MSO або DPO для надання взаємодіючих картинок сигналів, отриманих з цифрового, аналогового та РЧ доменів. Наприклад, MDO дозволяє переглядати картинки корельованих у часі протоколів, стану логічних схем, аналогові та РЧ сигнали в рамках конкретної розробки. Таким чином, з'являється можливість значно знизити час на аналізи та вимірювання, при цьому отримати високоточні результати у ситуаціях з перехресними доменами.

Розуміння такого параметра як тимчасова затримка між командою мікропроцесора та РЧ подією в рамках РЧ схеми спрощує тестові налаштування та трансформує процедури складних вимірювань у звичайні процеси. Що стосується вбудованого радіо, наприклад, розробка Zigbee, показана на рис. 16, то можна налаштувати запуск пускової схеми приладу на появи РЧ події та переглядати латентність командного рядка мікропроцесорного контролера, декодовані командні рядки SPI, струми стоку та напруги в процесі запуску РЧ події, а також всі спектральні події як результат всього цього. На єдиному дисплеї тепер представлені корельовані у часі події на всіх доменах радіо: протокол (цифровий), аналог та РЧ.

Осцилографи змішаних сигналів

Осцилографи змішаних сигналів (MSO) комбінують продуктивність DPO з базовими функціями 16-канального логічного аналізатора, включаючи режими паралельного та послідовного декодування протоколів шини передачі даних та функцію захоплення на події. Цифрові канали MSO сприймають цифровий сигнал як логічний високий чи як логічний низький, як і цифрова ланцюг сприймає сигнал. Це означає, що аналогові характеристики чогось не входять до сфери компетенції MSO. Так само як і логічний аналізатор, MSO використовує граничну напругу для визначення того, що сигнал логічно високий або логічно низький.

MSO є інструментом для швидкого налагодження цифрових ланцюгів за допомогою своєї потужної функції цифрової синхронізації, високої роздільної здатності на захоплення та функцій аналізу. Кореневі проблеми більшості проблем у цифрових розробках тепер можна швидко знайти за допомогою аналізу як аналогових, так і цифрових складових сигналу, як це представлено на рис. 17, що робить MSO ідеальним приладом для перевірки та налагодження цифрових розробок.

Магазин Gtest® - авторизований постачальник осцилографів в Україну: https://gtest.com.ua/izmeritelnye-pribory/ostcillografy