簡(jiǎn)析鼎陽(yáng)SDS2000超級(jí)熒光示波器SPO技術(shù)
鼎陽(yáng)SDS2000系列超級(jí)熒光示波器擁有110000幀/秒的波形捕獲率,zui大帶寬為300 MHz,采樣率高達(dá)2GSa/s,兼具深存儲(chǔ)、高捕獲率、多級(jí)輝度以及色溫顯示等特點(diǎn),同時(shí)還擁有豐富的觸發(fā)類型,常用的串行協(xié)議觸發(fā)和解碼,集成了任意波形發(fā)生器等特性。
這款SDS2000系列采用了鼎陽(yáng)自主創(chuàng)新的波形采集,以及圖形處理引擎,支持高達(dá)110,000wfm/s的波形捕獲率,256級(jí)的輝度等級(jí)或色溫顯示,支持深存儲(chǔ),采用全新的數(shù)字觸發(fā)技術(shù),支持豐富的觸發(fā)類型和的觸發(fā)。所有這些技術(shù)統(tǒng)稱為SPO(Super Phosphor Oscilloscope)技術(shù)。
傳統(tǒng)數(shù)字存儲(chǔ)示波器的架構(gòu)
圖1:SPO示波器的架構(gòu)
圖2:SPO波形采集以及圖形處理引擎
圖3:SPO技術(shù)特點(diǎn)
一:110,000wfm/s波形捕獲率
傳統(tǒng)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器中,波形數(shù)據(jù)處理,顯示都在CPU中完成,CPU成為整個(gè)數(shù)據(jù)采集、處理、顯示的瓶頸。每?jī)蓭g需要有大段的時(shí)間等待CPU完成前一幀的處理,才能啟動(dòng)下一幀的采集。參照?qǐng)D4,兩個(gè)采集幀之間這段時(shí)間叫做示波器采集的死區(qū)時(shí)間。傳統(tǒng)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器死區(qū)時(shí)間長(zhǎng),偶發(fā)的毛刺信號(hào)很容易落到死區(qū),就很難被示波器采集到。SPO示波器采用了SIGLENT自主創(chuàng)新的波形采集,圖像處理引擎,采用FPGA組來(lái)完成波形的處理和顯示,大大縮短了兩幀之間的死區(qū)時(shí)間,在SDS2000的平臺(tái)上,50ns時(shí)基,可以做到110,000幀/秒的波形捕獲率,相比傳統(tǒng)示波器50ns時(shí)基,只能做到大概200幀/秒的波形捕獲率,和同類同級(jí)別主流產(chǎn)品的50,000幀/秒的波形捕獲率相比,采用SPO技術(shù)的SDS2000系列示波器,可以更快速的捕獲偶發(fā)的毛刺、異常信號(hào),將大大提高工作效率。
圖4:死區(qū)時(shí)間短,波形捕獲率高,快速抓取偶發(fā)的毛刺/異常信號(hào);
圖5:高波形捕獲率可快速發(fā)現(xiàn)異常信號(hào)
二:256級(jí)的輝度等級(jí)以及色溫顯示
SPO引擎在支持高波形捕獲率的情況下,根據(jù)波形點(diǎn)在屏幕上出現(xiàn)的概率,采用不同的輝度等級(jí),實(shí)現(xiàn)類似模擬示波器中波形亮暗漸次變化的化學(xué)熒光效果。實(shí)現(xiàn)波形的三維(時(shí)間,幅度,強(qiáng)度)顯示。
圖6:實(shí)際采集到的波形,噪聲信號(hào),明顯的強(qiáng)度明暗,輝度等級(jí)顯示;
或用不同的顏色來(lái)表示信號(hào)出現(xiàn)的概率,即色溫顯示。
圖7:實(shí)際采集到的波形,噪聲,色溫顯示;
三:深存儲(chǔ)
SPO引擎支持外接DDR3 RAM來(lái)實(shí)現(xiàn)深存儲(chǔ)。在SDS2000系列超級(jí)熒光示波器平臺(tái)上,可以支持單通道14Mpts的存儲(chǔ)深度,當(dāng)工作在兩通道交織模式下時(shí),支持28Mpts的存儲(chǔ)深度。參照下圖,主窗口,通道1工作在交織模式,因?yàn)榭梢灾С值?8Mpts的存儲(chǔ)深度,在1ms的時(shí)基下,仍舊可以支持到2GSa/s的采樣率,zoom窗口中,可以穩(wěn)定的觀察到波形的細(xì)節(jié)。
圖8:深存儲(chǔ)Zoom功能
四:數(shù)字觸發(fā)
1)觸發(fā)精度高
傳統(tǒng)的數(shù)字存儲(chǔ)示波器,采用模擬觸發(fā)技術(shù),框圖1中的模擬觸發(fā)系統(tǒng),通常包含兩部分的電路,一是模擬比較器,二是TDC電路。模擬比較器將從模擬前端來(lái)的模擬信號(hào)和觸發(fā)電平進(jìn)行比較,產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào),送給后級(jí)的采集系統(tǒng)。TDC電路完成對(duì)觸發(fā)沿到觸發(fā)沿后的采樣時(shí)鐘沿之間的時(shí)間間隔測(cè)量。用于采集系統(tǒng)對(duì)觸發(fā)幀的水平位置的精細(xì)調(diào)整。采用傳統(tǒng)的模擬觸發(fā)技術(shù),受限于采集通道和觸發(fā)通道的頻率響應(yīng)差異,觸發(fā)靈敏度差,triger delay的精度差。受限于TDC電路的精度以及溫飄,觸發(fā)抖動(dòng)大。另外受限于TDC電路響應(yīng)慢,會(huì)降低波形捕獲率。
SPO引擎實(shí)現(xiàn)數(shù)字觸發(fā)系統(tǒng),采用數(shù)字比較器和數(shù)字TDC,*克服了上述模擬觸發(fā)電路的缺點(diǎn)。做到很高的觸發(fā)靈敏度和很低的觸發(fā)抖動(dòng)。同時(shí)因?yàn)閿?shù)字TDC響應(yīng)快,可以提高波形捕獲率。
下面兩幅圖分別在2ns時(shí)基下,采用模擬觸發(fā)和數(shù)字觸發(fā)測(cè)量快沿信號(hào)的對(duì)比,可以看到采用數(shù)字觸發(fā)時(shí)觸發(fā)抖動(dòng)明顯要低很多。
圖9:模擬觸發(fā)
圖10:數(shù)字觸發(fā)
2)1ns的時(shí)序觸發(fā)精度
SPO引擎中數(shù)字觸發(fā)采用數(shù)字比較器,可以做到1ns的比較精度,特別對(duì)一些支持Timing的觸發(fā)類型,例如脈寬觸發(fā),就可以支持1ns的觸發(fā)精度。這個(gè)也是通常采用模擬觸發(fā)技術(shù)的示波器做不到的。
圖11:*的觸發(fā)精度
3)可以設(shè)定的觸發(fā)遲滯,支持可配置的觸發(fā)噪聲抑制
4)觸發(fā)電路高穩(wěn)定性,不受溫度變化的影響
五:豐富的觸發(fā)類型
基于SPO引擎的SDS2000超級(jí)熒光示波器支持的觸發(fā)類型:Edge,Pulse width,Window, Runt, Interval, DropOut, Pattern,視頻觸發(fā);
圖12:runt觸發(fā)
圖13: pattern觸發(fā)
六:支持串行觸發(fā)和解碼
支持的協(xié)議:I²C,SPI,UART/RS232,CAN,LIN;
圖14:IIC觸發(fā)及解碼
七:硬件Pass/Fail
硬件實(shí)現(xiàn)pass/fail功能,實(shí)現(xiàn)快速的fail幀的檢測(cè)和計(jì)數(shù),以及檢測(cè)到有fail幀時(shí)可以停止采集,同時(shí)發(fā)出fail信號(hào)
圖15:快速的 Pass/Fail功能
關(guān)于鼎陽(yáng):
深圳市鼎陽(yáng)科技有限公司(SIGLENT)是一家集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)于一體的專業(yè)數(shù)字示波器等通用儀器生產(chǎn)廠家,為**企業(yè)和深圳市*企業(yè),通過(guò)了ISO9001:2008質(zhì)量管理體系認(rèn)證、ISO14001:2004環(huán)境管理體系認(rèn)證。
歷經(jīng)多年發(fā)展,SIGLENT產(chǎn)品已擴(kuò)展到數(shù)字示波器、手持示波表、函數(shù)/任意波形發(fā)生器、頻譜分析儀等通用測(cè)試儀器。2007年,SIGLENT與示波器行業(yè)三*之一的力科建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。目前,SIGLENT已發(fā)展為中國(guó)銷量的數(shù)字示波器制造商。
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