Пояснительная записка (1196146), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В отличие от аналоговыхмоделей, цифровые запоминающие осциллографы обеспечивают постоянноесохранение в памяти захваченной информации, разностороннюю обработкупараметров и их анализ (см. рисунок 1.1). Однако такие приборы неотображают градации яркости развертки сигнала в реальном времени, поэтомуDSO неспособны наглядно представлять изменяющиеся “живые” сигналы.Рисунок 1.1 – Структурная схема цифровых запоминающих осциллографовКак и в аналоговых осциллографах, первым функциональным узлом DSOявляетсяусилительвертикальногоотклонения.Органыуправлениявертикальным отклонением позволяют регулировать амплитуду и положениеразвертки сигнала. Далее, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) в системегоризонтального отклонения осуществляет выборку сигнала в дискретныхточках определенного временного интервала и преобразует напряжениеисследуемого сигнала в этих точках в цифровые значения, называемыеэлементами выборки.
Весь этот процесс называется оцифровкой сигнала.Схема синхронизации системы горизонтального отклонения устанавливаетчастоту, с которой АЦП делает выборки. Эта величина называется частотавыборки и измеряется в выборках в секунду (выб/с).Выборки, полученные от АЦП, сохраняются в оперативной памяти приборав качестве элементов описания формы сигналов. Некоторое количествовыборок могут составить одну точку развертки сигнала. Взятые вместе точки9разверткисигналасоставляютоднуразверткусигнала.Используемоеколичество точек, необходимое для создания развертки сигнала называетсядлина записи.
Система запуска осциллографа определяет момент пуска иостанова процесса записи.Сигнальныйтрактцифровыхосциллографоввключаетвсебямикропроцессор, через который проходит измеряемый сигнал. Микропроцессоробрабатывает сигнал, управляет выводом данных на дисплей, органамиуправления передней панели прибора, а также решает другие задачи. Затемсигнал поступает в память дисплея, а из нее – выводится на экран.В зависимости от производительности осциллографа, может выполнятьсядополнительная обработка выборок, что значительно повышает качество идостоверность отображаемой информации. Также возможно использованиережима упреждающего запуска, который позволяет просматривать сигналнепосредственноцифровыхпередмоментомосциллографовзапуска.обладаютБольшинствоширокимсовременныхнаборомрежимовавтоматического измерения параметров, что в целом, упрощает процедуруисследования сигналов.DSO обеспечивает высокую производительность в режиме одиночногозахватапонесколькимканалам.ОсциллографыDSOидеальныдляисследований высокоскоростных сигналов в нескольких каналах с невысокойскоростью захвата или с одиночными захватами.
При проектированиицифровых устройств инженеры обычно анализируют от четырёх и болеесигналов одновременно – в таких задачах DSO становится незаменимымпомощником.1.2.2 Осциллографы с цифровым люминофоромВ осциллографах этого типа (DPO) используется новый принцип обработкисигнала, предоставляющий уникальные возможности захвата данных и точноговоспроизведения осциллограммы на экране.10В то время как в DSO применяется технология последовательной обработкисигналов для их захвата, отображения и анализа, в DPO для выполнения тех жезадач используется параллельная обработка (рисунок 1.2).
DPO построены наосновеспециализированнойПЛИС(программируемойлогическойинтегральной микросхемы), реализующей захват и формирование изображенияразвертки сигналов с чрезвычайно высокой скоростью, что, в итоге, приводит квысокому качеству визуализации сигнала на экране прибора. Этот подходзначительно повышает вероятность обнаружения быстротекущих процессов,происходящих в цифровых системах, таких как поврежденные импульсы,глитчииразличныепереходныепроцессы,атакжепредоставляетдополнительные возможности анализа. Описание архитектуры параллельнойобработки сигналов приводится ниже.Рисунок 1.2 – Структурная схема осциллографов с цифровым люминофоромПервый (входной) функциональный узел DPO такой же, как у аналоговогоосциллографа – усилитель вертикального отклонения.
Второй узел такой же,как у DSO – АЦП. Однако после АЦП архитектура DPO значительноотличается от других осциллографов.Для любого типа осциллографа, будь то аналоговый, DSO или DPO, всегдаимеет место некоторое время задержки, в течение которого приборобрабатывает только что захваченные данные, осуществляет сброс системы иожидает следующего события запуска. В течение всего этого времени,осциллограф остаётся “слепым” к любым изменениям сигналов. Вероятностьзарегистрировать редко происходящие события понижается пропорциональноувеличению времени задержки. Необходимо отметить, что невозможно11определить вероятность захвата того или иного события на основании того, какчасто происходит обновление информации на экране. Если рассчитыватьисключительно на эту характеристику осциллографа, то легко ошибиться,полагая, что прибор захватывает все текущие данные о форме сигнала, хотяфактически это не так.Какужеупоминалось,цифровыезапоминающиеосциллографыобрабатывают захваченные сигналы последовательно.
В этом процессе узкимместом является скорость работы микропроцессора, поскольку от этойхарактеристики зависит частота захвата сигналов.DPO переводит в растровый формат оцифрованные данные о форме сигналав базу данных «цифрового люминофора». Каждую 1/30-ую секунды – частотавосприятия информации человеческим глазом – каждое изображение, ранеесохранённое в базе данных, переносится прямо в систему отображения(дисплей). Такой процесс прямой растеризации данных о форме сигнала инепосредственное копирование из базы данных в память дисплея, устраняетупоминавшееся узкое место, связанное с обработкой данных, что присущелюбым другим типам осциллографов. В результате на дисплее можнонаблюдать «живые» сигналы в реальном времени.
Все их подробности,перемежающиеся события, динамические характеристики–всё захватывается врежиме реального времени. Микропроцессор DPO функционирует параллельнос интегрированной системой захвата, осуществляя управление дисплеем,автоматическими процедурами измерений и общее управление прибором.Таким образом, производительность процессора не влияет на скорость захвата.DPO точно воспроизводит лучшие качества, присущие только своиманалоговым собратьям, отображая сигнал в трёх измерениях: время, амплитудаи распределение амплитуды во времени, и всё это в реальном времени.Тем не менее, в противоположность технологии аналоговых осциллографов,использующей физические свойства люминофора, в DPO применяетсятехнология электронного цифрового люминофора, что на самом делепредставляет собой непрерывно обновляющуюся базу данных.
Эта база данных12имеет отдельную ячейку памяти для каждого пикселя дисплея прибора.Каждый раз в процессе захвата сигнала (другими словами, после каждогозапуска), информация о сигнале переносится в ячейки базы данных цифровоголюминофора. В каждую ячейку, отражающую текущее состояние определеннойточки экрана, записывается информация об интенсивности сигнала в этойточке. Таким образом, информация об интенсивности выстраивается в техячейках, через которые чаще всего проходит сигнал.Когда база данных цифрового люминофора передаётся на дисплейосциллографа, то дисплей воспроизводит наиболее интенсивные областиразвертки сигнала пропорционально их частоте появления в каждой точке, чтоочень похоже на градацию яркости у аналоговых осциллографов.
Точно такжеDPO даёт возможность выделить события в зависимости от частоты ихпоявления за счет градации цвета, но эта функция уже отсутствует уаналоговых моделей. При помощи DPO легко увидеть разницу междусигналами, захваченными при каждом запуске, и сигналом, захваченным,например, при каждом 100-ом запуске.Осциллографы с цифровым люминофором стирают границу междуаналоговыми и цифровыми моделями этого вида приборов.
При помощи DPOодинаково удобно исследовать высокие и низкие частоты, периодическиесигналы, переходные процессы и комплексные сигналы в реальном времени.Только DPO обладают возможностью представления сигнала по оси Z(градация яркости при отображении на дисплее) в реальном времени, чтоотсутствует у цифровых запоминающих осциллографов.DPO – подходящий инструмент для тех, кто занимается разработкойцифровых устройств широкого применения, а также для отладки различногоэлектронного оборудования.
DPO отлично подходит для глубокого анализа,тестирования телекоммуникационных сигналов по маске, отладки схем сперемежающимися и периодическими сигналами, а также задач, где требуетсясинхронизация по времени.131.2.3 Цифровые стробоскопические осциллографыВ отличие от архитектуры цифровых запоминающих и осциллографов сцифровым люминофором, в сигнальном тракте цифрового стробоскопическогоосциллографа перед аттенюатором/усилителем включен стробоскопическийсмеситель (дискретизирующий мост), как это представлено на рисунке 1.3.Входной сигнал проходит процедуру выборки, перед тем как выполняется егоослабление или усиления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
