示波器基础(七)丨数字荧光示波器

数字荧光示波器提供了一种新的示波器结构方法。通过这种结构,DPO可以提供独特的采集和显示功能,准确地重建信号。

DSO采用串行处理结构捕获、显示和分析信号,DPO则采用并行处理结构执行这些功能,如图14所示。DPO结构要求使用独特的ASIC硬件采集波形图像,提供高波形捕获速率,实现更高的信号查看水平。这种性能提高了看到数字系统中发生的瞬态事件的概率,如欠幅脉冲、毛刺和跳变错误,实现了进一步的分析功能。下面介绍了这种并行处理结构。

并行处理结构

DPO的第一个(输入)阶段与模拟示波器类似,也是垂直放大器,第二个阶段与DSO类似,是一个ADC。但是,在模数转换之后,DPO与前几代产品有着明显的差别。对任何示波器来说,不管是模拟示波器、DSO还是DPO,总有一个触发释抑时间,在这段时间内,仪器处理最新采集的数据,复位系统,等待下一个触发事件。在这段时间内,示波器看不见所有信号活动。看到偶发事件或低重复率事件的概率会随着触发释抑的时间提高而下降。

应该指出的是,只看显示更新速率,是不可能确定捕获概率的。如果您只依赖更新速率,那么很容易错误地认为,示波器正在捕获与波形有关的所有信息,但事实上却没有。

数字存储示波器以串行方式处理捕获的波形。在这个过程中,微处理器的速度是瓶颈,因为它限制着波形捕获速率。DPO把数字化的波形数据光栅化到数字荧光数据库中。每1/30秒(大约和人眼能够感受到的速度一样),存储在数据库中的信号图像快照会通过管线直接传送到显示系统。这种波形数据直接光栅化及从数据库直接拷贝到显示存储器,消除了其它结构中固有的数据处理瓶颈。其结果,增强了“实时”显示更新功能。它实时捕获信号细节、间歇性事件及信号的动态特点。DPO的微处理器与这个集成采集系统并行工作,实现显示管理、测量自动化和仪器控制,从而不会影响示波器的采集速度。

DPO忠实地仿真模拟示波器的最佳显示属性,用三个维度显示信号:时间、幅度和幅度在时间上的分布,而且所有信息都是实时显示的。与模拟示波器依赖化学荧光不同,DPO采用纯电子数字荧光,其实际上是一个连续更新的数据库。对示波器显示画面中的每一个像素,这个数据库有一个单独的信息“单元”。每次在捕获波形时,换句话说,每次在示波器触发时,它都映射到数字荧光数据库的单元中。表示屏幕位置、波形接触的每个单元都会使用辉度信息加强,而其它单元则不会。这样,辉度信息会在波形最经常传送的单元中累积。

在数字荧光数据库输送到示波器的显示器时,显示器会揭示加强的波形区域,且与每个点上的信号发生频率成比例,这在很大程度上与模拟示波器的辉度等级特点类似。DPO还允许作为对比颜色在显示器上显示发生频率变化的信息,这一点不同于模拟示波器。在DPO中,可以很容易看到几乎每次触发都发生的波形与每100次触发才发生一次的波形之间的差别。

数字荧光示波器(DPOs)扫清了模拟示波器技术与数字示波器技术之间的障碍。它们都同样适合实时观察高频和低频、重复波形、瞬态信号及信号变化。只有DPO实时提供了Z(辉度)轴,而传统DSO中则没有这个轴。DPO特别适合在多种应用需要最通用的设计和调试工具的客户,如图15所示。DPO多用于高级分析、通信模板测试、间歇性信号的数字调试、重复的数字设计和定时应用。