利用FastFrame分段存储技术改善数据捕获质量

高速数字技术在开启新的技术可能及实现广泛创新的同时，也为检定和调试的设计工程师带来了很多问题。在这些问题中，首当其冲的是偶发性或间歇性的事件，如激光脉冲或亚稳定性。这些事件很难识别和检定，要求测试测量设备同时提供高采样率和超强的数据捕获能力。这对示波器性能提出了极高的要求，在过去，我们不得不在分辨率和捕获长度之间进行取舍。所有示波器的存储长度都是有限的；采样率越高，仪器存储器填充速度越快，数据采集的时间窗口越小。相反，在长时间周期内捕获数据一般需要以降低水平分辨率(采样率)为代价。

由于当前示波器提供了高采样率和高带宽，因此现在的关键问题是优化示波器捕获的信息质量，包括：怎样以足够高的水平分辨率捕获多个事件，以有效地进行分析；怎样只存储和显示必要的数据，优化存储器的使用。幸运的是，泰克采用FastFrame分段存储技术的高级示波器同时改善了存储使用效率和数据采集质量，消除了这种矛盾。

利用记录长度优势

考虑一下图1中所示的单个脉冲。它是在泰克DPO|0">DPO7254数字荧光示波器上以20GS/s的采样率在1000点波形中采集的。在这一采样率下，可以看到大部分波形细节。

但是，如果您想查看多个连续脉冲，那么必须拉长采集的时间窗口。为适应仪器提供的存储容量，必须降低采样率或拉长时间窗口的记录长度。当然，降低采样率本身会降低水平分辨率。

您也可以扩大记录长度，在不降低采样率的情况下拉长采集时间窗口。但是，这种方法有其局限性。尽管存储技术不断进步，但高速采集存储器仍是一种宝贵的资源，而且很难辨别多少存储容量才足够。即使有人认为记录长度很长，但您可能仍不能捕获最后的、可能是最关键的事件。

从图2中可以看出，时间窗口扩展了10倍，可以捕获更多的连续脉冲。其实现方式是提高屏幕上显示的格线的每个格，提高记录长度，同时保持采样率不变。这种更大的采集带来了某些缺点：大量的采集提高了NVRAM和硬盘的存储要求；大量的采集影响着I/O传送速率(即GPIB吞吐量)；更多的记录长度提高了用户承担的成本。

由于示波器要处理更多的信息，因此采集之间的不活动时间周期或"死区时间"增长了，导致更新速率下降。考虑到这些矛盾，必须不断地平衡对高采样率的需求与每条通道提供的存储长度的不足之间的矛盾。

图1：以高分辨率捕获的单个脉冲。

图2：在长记录长度时以高分辨率捕获的多个脉冲。

分段存储结构

为解决这个问题，业内制订了许多策略。一种流行的方法是"分段存储"方案。采用这种存储技术的仪器，如采用FastFrame分段存储技术的泰克示波器，允许把提供的存储器分成一系列存储段，然后以所需的采样率使用触发采集填充每个存储段。

通过认真定义触发条件，这种技术可以只捕获感兴趣的波形或波形段，然后捕获的每个事件存储在自己编号的存储段中。可以按捕获顺序单独查看各个存储段或帧，或对多个存储段或帧分层，显示其类似程度和对比结果。

这种功能基本上允许扫描通过不想要的波形段，从而可以把重点放在感兴趣的信号上。图3说明了这种方法。通过使用DPO7254示波器中的FastFrame分段存储技术，它以图1所示的同样小的记录长度以20GS/s的采样率捕获脉冲。分段存储内容被重叠在一起，以便所有脉冲在屏幕上相互堆叠起来。

图3：通过使用泰克FastFrame分段存储技术，可以以高分辨率捕获多个脉冲。

这种方法的优点包括：高波形捕获速率提高了捕获偶发事件的能力；使用高采样率，保留了波形细节；捕获的脉冲之间没有死区时间，保证有效利用记录长度存储器；可以迅速地以可视方式比较波形段，确定重叠的堆栈中是否会有"伸出"异常事件。

帧和帧长度与记录长度比较

泰克采用FastFrame分段存储技术的示波器允许把提供的采集存储器分成由几十万个样点组成的帧(存储段)。这种功能便于实现每秒400,000帧的突发触发速率(采集数量/秒)，相当于最大死区时间为2.5微秒，这一触发速率明显快于大多数其它示波器。

在激活时，FastFrame分段存储技术自动计算和选择适应您选定的帧数和每帧点数(帧长度)所需的记录长度。根据提供的仪器存储器，它计算帧数和帧长度之积，选择最近的记录长度，确定提供适合存储器的帧数。

您可以单独查看每个帧，也可以使用鼠标、虚拟键盘或仪器主控制台上的多功能旋钮选择多个帧号，滚动查看这些帧。在确定特定的感兴趣的帧时，您可以使用仪器功能，详细检定、测量、放大和分析波形。