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关注深存储示波器刷新率指标,准确捕捉偶发随机事件

时间:01-04 来源:互联网 点击:

缩短空闲时间可以提高空闲时间内可能发生事件的捕获概率,但如果缩小空闲时间是以牺牲采集时间内的数字化性能为代价,那么与空闲时间较长的示波器相比其捕获偶发事件的总体概率可能会更低。在具有快速采集功能的示波器上采取降低采样率和存储深度的方式确实能改善空闲时间特性,但却会降低采集时间内捕获窄脉冲的概率。而偶发事件是完全随机的,它可能在任何时间发生。

大多数情况下,衡量指标比较好的方法是指定一个较长时间段内数字化点数(如每秒数字化点数)。在讨论为什么这是比较好的方法之前,应该提醒大家每秒数字化点数与采样率是不同的,采样率总是以每秒采样数来计算,它表明的仅仅是采集时间内的数字化速率,在示波器空闲时间内,采样率永远为0。指定一秒(或更长时间)数字化总点数表示了较长时间段内采集的点数,其中既包含采集时间也包含空闲时间数字化点数,其实也可将其想象为较长时间段内的平均数字化速率,这段时间包含了采集时间(最大采样率)和空闲时间(0采样率)。

指定每个时间段的数字化点数之后,用户就可以对捕获偶发事件(无论发生在采集时间内还是空闲时间内)的统计概率有一个更准确的概念。不幸的是多数示波器制造商的资料和手册中还没有普遍采用这个指标,之所以如此是因为有太多的变量需要考虑,如扫描速度、通道数、存储深度等等。为了对快速采集方式和 MegaZoom技术进行比较,我们给出四种500MHz到1GHz的示波器对比曲线图,其中有两种快速采集示波器和两种MegaZoom示波器。图中显示的数据是在接近最优运行条件(单通道运行、实时采样、禁用自动测量与数学计算功能)和较大范围扫描速度设置情况下收集到的(图2)。这次比较只考虑“屏上可见”的数字化点,比方说当示波器以很快的时基显示波形时,实际上在屏外也会有很多数字化点,但由于这个分析只是试图说明实际可见的偶发事件概率,故屏外数据点没有用处,在分析中不予考虑。

从图2可以看出,无论快速采集示波器还是MegaZoom示波器都不能在所有条件下都更胜一筹。影响每秒数字化点数的首要变量是示波器时基设置,当扫描速度设定在每刻度2μs或更快时,快速采集示波器因其空闲时间短而要好一些,但必须注意的是快速采集示波器对采样率是有限制的。即便其每秒数字化点数在较快扫描速率下可能高于MegaZoom示波器,但如果采样率低到不能捕获偶发事件,那么每秒数字化点数可能也没有意义。

当扫描速度设定在每刻度5μs或更慢时,MegaZoom示波器表现更好,因为它在采集时间内的采样率和存储深度都更大(在采集时间内可收集到更多的波形信息)。所以究竟哪一种示波器更有利于捕获偶发事件要视情况而定。下面来看两个捕获偶发事件的例子。

如果要试图捕获高速锁存器输出端的亚稳态,快速采集示波器可能做得更好,这种情况下一般要将示波器的时基设定在比较快的扫描速度上才能看到亚稳态详情(图 3)。然而即便锁存器输出信号也可能表现出高速特性,如快速上升时间,其实际交换速率可能比快速采集示波器标定的最大数字化刷新率低得多,这就限制了触发速率,而触发速率是确定数字化率的主要因素。所以示波器的空闲时间可能并不取决于最小重新启动时间和处理时间,而只是由输入信号的触发速率所决定。在理想条件(不限定触发速率和采样率)下,快速采集示波器的效果要好,但在多数实际条件下,MegaZoom示波器可能会因其较高采样率和较深的存储能力而更佳。

如果要捕获一个长的串行数据流中某个不小心出现的传输位或包(图4),MegaZoom示波器在捕获偶发事件方面要好一些。为捕获此类事件,可能要将示波器时基设定在每刻度2μs或者更慢,MegaZoom示波器在这样的条件下能够以较高采样率和存储深度获得比快速采集示波器更多的信息。这再次说明,孰是孰非取决于特定的应用。

最后还要强调的是应考虑所谓的“特殊方式”与“标准运行方式”。如上所述,一些示波器的快速采集方式是一种特殊运行方式,只有在有特定需要时才会使用这种运行方式。对于MegaZoom示波器来说,MegaZoom方式是普通缺省运行方式,无须进入特殊运行方式,刷新速率以及深存储能力都是最优化的,而且它也不会牺牲数字化性能、自动测量功能和后采集放大分析等功能。

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