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简析鼎阳SDS2000超级荧光示波器SPO技术
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porereading
发表于 2013-11-26 19:06
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简析鼎阳SDS2000超级荧光示波器SPO技术
示波器
,
发生器
,
技术
,
荧光
,
创新
鼎阳SDS2000系列超级荧光示波器拥有110000帧/秒的波形捕获率,最大带宽为300MHz,采样率高达2GSa/s,兼具深存储、高捕获率、多级辉度以及色温显示等特点,同时还拥有丰富的触发类型,常用的串行协议触发和解码,集成了任意波形发生器等特性。
这款SDS2000系列采用了鼎阳自主创新的波形采集,以及图形处理引擎,支持高达110,000wfm/s的波形捕获率,256级的辉度等级或色温显示,支持深存储,采用全新的数字触发技术,支持丰富的触发类型和精确的触发。所有这些技术统称为SPO(Super Phosphor Oscilloscope)技术。
传统数字存储示波器的架构
图1:SPO示波器的架构。
图2:SPO波形采集以及图形处理引擎。
图3:SPO技术特点。
一:110,000wfm/s波形捕获率
传统的数字存储示波器中,波形数据处理,显示都在CPU中完成,CPU成为整个数据采集、处理、显示的瓶颈。每两帧之间需要有大段的时间等待CPU完成前一帧的处理,才能启动下一帧的采集。参照图4,两个采集帧之间这段时间叫做示波器采集的死区时间。传统的数字存储示波器死区时间长,偶发的毛刺信号很容易落到死区,就很难被示波器采集到。SPO示波器采用了SIGLENT自主创新的波形采集,图像处理引擎,采用FPGA组来完成波形的处理和显示,大大缩短了两帧之间的死区时间,在SDS2000的平台上,50ns时基,可以做到110,000帧/秒的波形捕获率,相比传统示波器50ns时基,只能做到大概200帧/秒的波形捕获率,和同类同级别主流产品的50,000帧/秒的波形捕获率相比,采用SPO技术的SDS2000系列示波器,可以更快速的捕获偶发的毛刺、异常信号,将大大提高工作效率。
图4:死区时间短,波形捕获率高,快速抓取偶发的毛刺/异常信号。
图5:高波形捕获率可快速发现异常信号。
二:256级的辉度等级以及色温显示
SPO引擎在支持高波形捕获率的情况下,根据波形点在屏幕上出现的概率,采用不同的辉度等级,实现类似模拟示波器中波形亮暗渐次变化的化学荧光效果。实现波形的三维(时间,幅度,强度)显示。
图6:实际采集到的波形,噪声信号,明显的强度明暗,辉度等级显示。
或用不同的颜色来表示信号出现的概率,即色温显示。
三:深存储
SPO引擎支持外接DDR3 RAM来实现深存储。在SDS2000系列超级荧光示波器平台上,可以支持单通道14Mpts的存储深度,当工作在两通道交织模式下时,支持28Mpts的存储深度。参照下图,主窗口,通道1工作在交织模式,因为可以支持到28Mpts的存储深度,在1ms的时基下,仍旧可以支持到2GSa/s的采样率,zoom窗口中,可以稳定的观察到波形的细节。
图8:深存储Zoom功能。
四:数字触发
1)触发精度高
传统的数字存储示波器,采用模拟触发技术,框图1中的模拟触发系统,通常包含两部分的电路,一是模拟比较器,二是TDC电路。模拟比较器将从模拟前端来的模拟信号和触发电平进行比较,产生触发信号,送给后级的采集系统。TDC电路完成对触发沿到触发沿后的采样时钟沿之间的时间间隔测量。用于采集系统对触发帧的水平位置的精细调整。采用传统的模拟触发技术,受限于采集通道和触发通道的频率响应差异,触发灵敏度差,triger delay的精度差。受限于TDC电路的精度以及温飘,触发抖动大。另外受限于TDC电路响应慢,会降低波形捕获率。
SPO引擎实现数字触发系统,采用数字比较器和数字TDC,完全克服了上述模拟触发电路的缺点。做到很高的触发灵敏度和很低的触发抖动。同时因为数字TDC响应快,可以提高波形捕获率。
下面两幅图分别在2ns时基下,采用模拟触发和数字触发测量快沿信号的对比,可以看到采用数字触发时触发抖动明显要低很多。
图9:模拟触发。
图10:数字触发。
2)1ns的时序触发精度
SPO引擎中数字触发采用数字比较器,可以做到1ns的比较精度,特别对一些支持Timing的触发类型,例如脉宽触发,就可以支持1ns的触发精度。这个也是通常采用模拟触发技术的示波器做不到的。
图11:极高的触发精度。
3)可以精确设定的触发迟滞,支持可配置的触发噪声抑制
4)触发电路高稳定性,不受温度变化的影响
五:丰富的触发类型
基于SPO引擎的SDS2000超级荧光示波器支持的触发类型:Edge、Pulse width、Window、Runt、Interval、DropOut、Pattern、视频触发。
图12:runt触发。
图13:pattern触发。
六:支持串行触发和解码
支持的协议:I2C,SPI,UART/RS232,CAN,LIN。
图14:IIC触发及解码。
七:硬件Pass/Fail
硬件实现pass/fail功能,实现快速的fail帧的检测和计数,以及检测到有fail帧时可以停止采集,同时发出fail信号。
图15:快速的Pass/Fail功能。
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