如何通過SDS2000的高波形捕獲率觀察偶發(fā)信號

前言：在購買數(shù)字存儲示波器(DSO)時，人們往往將關(guān)注的重點(diǎn)放在帶寬、采樣率、存儲深度和通道數(shù)上，但有一項性能卻常常被忽略，這就是示波器的波形捕獲率。波形捕獲率也就是波形刷新率，是示波器的重要參數(shù)之一。

在了解波形捕獲率之前，首先我們需要了解數(shù)字示波器的結(jié)構(gòu)：

圖1：傳統(tǒng)數(shù)字示波器組成框圖。

傳統(tǒng)的數(shù)字存儲示波器中，波形數(shù)據(jù)處理，顯示都在CPU中完成，CPU成為整個數(shù)據(jù)采集，處理，顯示的瓶頸。每兩幀之間需要有大段的時間等待CPU完成前一幀的處理，才能啟動下一幀的采集。參照圖2，兩個采集幀之間這段時間叫做示波器采集的死區(qū)時間。傳統(tǒng)的數(shù)字存儲示波器死區(qū)時間長，偶發(fā)的毛刺信號很容易落到死區(qū)，就很難被示波器采集到。

圖2

死區(qū)時間可能會占信號流的99%以上的時間比例。減少死區(qū)時間的一種方法就是提高刷新率。而SIGLENTSDS2000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組來完成波形的處理和顯示，大大縮短了兩幀之間的死區(qū)時間。

圖3：SIGLENTSDS2000示波器的組成框圖(SPO Engine是鼎陽自主研發(fā)的波形采集以及圖形處理引擎)

很多工程師在硬件調(diào)試過程中可能遇會到過這樣的情形：在調(diào)試的后期階段，電路板主要器件的焊接基本完成，在進(jìn)行功能驗證過程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)一運(yùn)行沒多久就會出故障，但是通過示波器查看關(guān)鍵的時鐘和使能信號都“沒有問題”，最終將故障原因定為在軟件原因，然后逐行檢查代碼，進(jìn)行軟件優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)對示波器的死區(qū)時間已經(jīng)有了清晰的認(rèn)識，對于上面的情形還有一種可能就是示波器漏掉了導(dǎo)致系統(tǒng)故障的偶發(fā)信號。下圖可以很明顯的說明這個問題。

圖3：傳統(tǒng)示波器死區(qū)時間長，波形捕獲率低，難以抓取偶發(fā)的毛刺/異常信號

通常，最簡單，最直觀的方法是通過觸發(fā)信號邊沿并用“余輝顯示”方式來觀察有沒有異常信號。下圖為一個正常的脈沖信號，但是每幾萬個周期就會出現(xiàn)一個異常信號，我們希望使用傳統(tǒng)示波器的“余輝顯示”方式捕獲偶發(fā)信號。

圖4：“余輝顯示”方式

這種方式看起來很好。 但是，是否所有曾經(jīng)出現(xiàn)過的波形包括異常信號都會在屏幕上顯示出來?否!“余輝顯示”方式只是不斷累積歷史上出現(xiàn)過的波形，但是示波器兩次捕獲之間的時間間隔(即死區(qū)時間)內(nèi)出現(xiàn)的異常信號是無法用余輝方式找到的。

在SDS2000系列超級熒光示波器的平臺上，50ns時基，可以做到110，000幀/秒的波形捕獲率。相比傳統(tǒng)示波器50ns時基，只能做到大概200幀/秒的波形捕獲率。采用SPO引擎的SDS2000示波器，可以快速的捕獲偶發(fā)的毛刺，異常信號。

下圖是由于SDS2000示波器采用的高捕獲率，可以輕松捕獲并觀察這個偶發(fā)異常信號。

圖5：死區(qū)時間短，波形捕獲率高，快速抓取偶發(fā)的毛刺/異常信號