如何通過(guò)SDS2000的高波形捕獲率觀察偶發(fā)信號(hào)
在購(gòu)買數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）時(shí)，人們往往將關(guān)注的重點(diǎn)放在帶寬、采樣率、存儲(chǔ)深度和通道數(shù)上，但有一項(xiàng)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(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)D2，兩個(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。
圖2
死區(qū)時(shí)間可能會(huì)占信號(hào)流的99%以上的時(shí)間比例。減少死區(qū)時(shí)間的一種方法就是提高刷新率。
而SIGLENT SDS2000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。
圖3：SIGLENT SDS2000示波器的組成框圖（SPO Engine是鼎陽(yáng)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(guò)程中可能遇會(huì)到過(guò)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(yàn)證過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)一運(yùn)行沒(méi)多久就會(huì)出故障，但是通過(guò)示波器查看關(guān)鍵的時(shí)鐘和使能信號(hào)都“沒(méi)有問(wèn)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(duì)示波器的死區(qū)時(shí)間已經(jīng)有了清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)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(hào)。下圖可以很明顯的說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。
圖3：傳統(tǒng)示波器死區(qū)時(shí)間長(zhǎng)，波形捕獲率低，難以抓取偶發(fā)的毛刺/異常信號(hào)
通常，最簡(jiǎn)單，最直觀的方法是通過(guò)觸發(fā)信號(hào)邊沿并用“余輝顯示”方式來(lái)觀察有沒(méi)有異常信號(hào)。
下圖為一個(gè)正常的脈沖信號(hào)，但是每幾萬(wàn)個(gè)周期就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)異常信號(hào)，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(hào)。
圖4：“余輝顯示”方式
這種方式看起來(lái)很好。 但是，是否所有曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)的波形包括異常信號(hào)都會(huì)在屏幕上顯示出來(lái)？否！“余輝顯示”方式只是不斷累積歷史上出現(xiàn)過(guò)的波形，但是示波器兩次捕獲之間的時(shí)間間隔（即死區(qū)時(shí)間）內(nèi)出現(xiàn)的異常信號(hào)是無(wú)法用余輝方式找到的。
在SDS2000系列超級(jí)熒光示波器的平臺(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。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(hào)。
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(gè)偶發(fā)異常信號(hào)。
圖5：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)；
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