数字荧光示波器结构融合模拟示波器和数字示波器的优势
数字存储示波器(DSO)现在已经摆到几乎每个工程师的工作台上。但是,许多DSO仍与模拟实时(ART)示波器放在一起。为什么呢?
这是因为这两个平台都具有各自的优势。DSO同时提供了多通道操作及测量自动化和波形存储功能。
模拟示波器的灰度显示器及变化的亮度和连续采集功能,天生就给查看的波形带来了实时"统计"功能。它突出显示发生最频繁的信号部分,但模拟示波器缺乏DSO的存储能力和其它功能。工程师一直不能完全依赖其中一种示波器结构,满足所有信号检定需求。
DPO: 在结构上实现重大突破
泰克新推出的示波器平台-数字荧光示波器(DPO)同时融合了模拟领域和数字领域的优势,并超越了这两种技术。工程师现在可以使用一台仪器,捕获与波形有关的所有重要信息:幅度、频率和揭示幅度在测量期间分布的强度轴。
数字荧光示波器不亚于任何一种重大的测量技术突破。从数字存储到完善的触发功能,它提供了DSO结构的所有优点。通过以数字方式仿真在模拟示波器CRT中产生强度渐变的化学荧光工艺,它满足了对模拟式特点的需求,如灰度显示和实时操作。它把数字示波器转换成一种通用的波形采集仪器。
图1. DPO系统简化的方框图
泰克利用其在数字实时采集和InstaVuTM采集等DSO先进技术中的经验,为DPO创造出显著的性能。图1是DPO系统简化的方框图。
数字荧光示波器可以连续把波形采集到三维数据库中,同时更新显示屏,因为它采用并行处理结构,集成了显示屏和采集系统。注意,显示管理任务不会给DPO的系统处理器带来负担。处理器专用于测量自动化和分析工作。这与典型的DSO有着很大的区别,在典型DSO中,到达显示屏的每个数据位都必须通过处理器,而处理器还负责执行计算、管理示波器的用户界面等任务。
图2. DPO波形图像,说明轨迹强度怎样揭示发生的频率
DPO的核心是DPXTM波形图像处理器,这是一种专有的ASIC,把数字化波形光栅化到动态的三维数据库,称为数字荧光示波器。DPX在500 x 200整数阵列中积累信号信息。阵列中的每个整数表示DPO显示器中的一个像素。如果信号一次又一次地流经一个点,其阵列位置将重复更新,以强调这一情况。在由许多样点组成的时间跨度上,阵列建立详细的信号完整性图。结果会得到一个波形轨迹,其强度与在每个点上信号发生的频率成比例变化,这种"灰度"就象模拟实时示波器一样。但与ART不同的是,DPO允许使用颜色表达灰色水平。图2使用来自亚稳定电路的波形,表示这一效果。强度水平明确表示屏幕上每个点发生的频率。主要轨迹上面的直方图以统计方式表示轨迹本身中的强度信息。
图3.A) 模拟示波器是认可的波形廓线;
图3.C) DPO显示了没有假信号的视频波形;波形的许多部分被加强,表明信号在这些点上用了更多的时间。
DPO工作模型依赖其杰出的显示样点密度,实时显示信号操作。传统DSO只在很短的时间上取样,其占总时间的比例不到1%。其余时间花在汇编显示窗口上,这偶尔会忽略当时发生的所有信号操作。相比之下,DPO利用泰克经过验证的信号捕获专利技术-InstaVu采集技术,明显降低了采集之间的空转时间。DPO每秒可以记录最多200,000个波形,比普通DSO记录的信号数据高出1000倍。新的数字荧光快照每隔1/30秒发送到显示屏上,而不会中断采集过程。结果,图像与波形操作实时对应,丰富的数据可以准确地表示波形。
DSO中有时使用"余辉"模式,模拟灰度。但余辉显示由后期处理正常采集的波形创建,而不是实时采集的波形。余辉依赖许多累积的数据"屏幕",需要时间重新采集和计算显示结果。另一方面,DPO把显示和采集系统集成起来,实时显示三维信号信息,可以在屏幕上立即查看这些信息。
在实际环境中使用DPO
我们已经看到,ART和DSO都有各自的优点和缺点。DPO第一次提供了一个同时融合所有优势的平台,而没有它们的缺点,并且超越了这两种设备。
验证这一点的最佳方式是查看某些实际环境中的测量实例。
图5. 显示中心脉冲模糊的畸变发生的频率要低于正常脉冲形状。这种看得到的情况迅速揭示了不规则的瞬变。
图6. 数