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【360度看新一代示波器】系列之四:最大化內存使用率且保證波形細節

—— 跟你說,可以不妥協。
作者:泰克科技時間:2019-11-14來源:泰克科技收藏

復雜系統的調試和驗證面臨許多測試技術挑戰,包括捕獲和可視化多個不頻繁或間斷出現的事件,如串行數據包、激光脈沖和故障信號。為了準確測量和表征這些信號,必須在長時間內高采樣率捕獲它們。

本文引用地址:http://www.mzugvc.icu/article/201911/407061.htm

的默認因為其有限的記錄長度會強制在采樣率和捕獲時間進行妥協。使用更高的采樣率可以更快地填充儀器的內存,減少數據采集的時間窗口。相反,捕獲長時間的數據通常是以犧牲水平時間分辨率 ( 采樣率 ) 為代價的。

分段存儲架構

FastFrameTM 分段存儲允許將內存分割成多幀。每一幀的記錄長度與啟用 FastFrame 模式之前相同,最大幀數為儀器的最大記錄長度除以一幀的記錄長度。 以指定的采樣率觸發采集并填充每一幀,只捕獲感興趣的波形部分。這些幀可以按照它們被捕獲的順序單獨查看,或者疊加以顯示它們的相似性和差異性,從而使您能夠輕松地審視波形,以便您可以將注意力集中在感興趣的信號上。

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圖 1. 利用 5 系列 MSO分段存儲分割內存,實現以高采樣率捕獲多個脈沖。

圖 1 演示了這種方法,捕獲了 100,000 幀。 使用 5 系列 MSO(使用4系列、6系列MSO是相同的)中的 FastFrame分段存儲器,以 3.125 GS/s 的采樣率捕獲脈沖。FastFrame的觸發速率可以達到每秒500萬幀 ( 采集 / 秒 ),這比其他的觸發速率都要快得多。

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圖 2.所有獲取幀疊加顯示允許快速的視覺比較。

在圖 2中,分段存儲幀被疊加,因此所有的脈沖在屏幕上看起來都是堆疊在一起的。這允許對所有獲取幀進行快速的可視比較。 選定的幀被設置為100,000,波形以藍色顯示在疊加幀的頂部。參考幀和所選幀之間的時間差 (Delta) 顯示在顯示器右側的結果面板中。

FastFrame分段存儲方法的優點包括 :

●?   高 FastFrame 波形捕獲率增加捕獲偶發事件的概率

●?   使用高采樣率保證了波形細節使捕捉脈沖的死區時間最小,確保有效利用記錄長度

?●   存儲幀可以快速和直觀地進行比較,以確 定是否在疊加顯示中出現異常

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圖 3. 5 系列 MSO 分段存儲顯示,顯示平均總結幀信息。

FastFrame 分段存儲支持標準的樣本、峰值檢測和高分辨率模式。FastFrame 可以在記錄結束時提供一個額外的“摘要”幀。對于采樣和高分辨率的采集模式,可以添加一個平均總結幀來顯示所有幀的平均波形。對于峰值檢測采集模式,可以添加包絡摘要來顯示所有幀中波形的最大值和最小值。

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圖 4. 顯示 FastFrame 時間戳,在顯示右側的結果面板中顯示幀 1 和幀 2 之間的時間間隔。顯示頂部的粉紅色時間趨勢柱狀圖, 所有 100,000 個脈沖之間的時間差非常一致。

每一幀的波形只反映了事件的一部分。在每一幀的絕對和相對定時中也有重要的信息。每個觸發點的定時都具有時間戳的特征。觸發器時間插值為每個觸發器時間戳提供了非常高的定時分辨率,比樣本間隔更精確,時間戳以皮秒分辨率顯示。雖然此解決方案可能不適用于單個事件的絕對時間戳,但在度量事件之間的時間間隔時,它會變得非常強大。

測試應用案例

案例1:描述間歇事件 - 脈沖波形特征

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圖 5. 對間歇脈沖的分段存儲的定時特性。

FastFrame 分段存儲可以為數字設計工程師提供不同類型的功能。例如,如果你的微處理器系統偶爾被中斷,用來收集定時信息就會很困難。如果您不知道事件發生的時間或頻率, 您就無法在正常的采集模式下設置儀器,并確保捕獲所需的信息。

FastFrame 分段存儲器非常適合測試微處理器中斷等間歇性波形。在圖 5的示例中,狹窄的數字脈沖以秒為間隔,使用常規的采集方法,即使使用示波器的全記錄長度,這種脈沖測量的時間分辨率也會很低。 FastFrame 分段存儲捕獲指定數量的脈沖來完成分析,同時消除它們之間的“死區時間”。這節省了內存,同時使您能夠以高分辨率捕獲每個脈沖。如圖 5右邊的測量結果表明 ,脈沖寬度測量的平均值 200.5 ns 和標準差約 49 ps。時間趨勢圖頂部的顯示表明有的脈沖相隔1 秒。

案例2:測量偶發事件

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圖 6. FastFrame 平均幀總結提供了一種對不常見的信號 ( 在本例中是嘈雜信號 ) 進行高分辨率測量的方法。

FastFrame 平均幀提供了穩定的波形,可以用于對不常見的、 有噪聲的信號進行測量。如圖 6 所示,捕獲 1000 個噪聲脈沖, 疊加并取其平均值。產生的波形可以測量,提供非常高的時間分辨率脈沖寬度測量噪聲信號。

案例3:解碼突發的串行信號

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圖 7. 分段存儲捕獲模擬/數字串行總線信號及每個總線的解碼波形,捕獲總線活動并忽略包之間的死區時間。

分段存儲器可以更有效地利用示波器的記錄長度。在圖7所示,IC 串行總線大約有一半時間處于非活動狀態。使 用 FastFrame 可以有效地使可用的記錄長度加倍。在這個測試設置中,一個總線使用模擬通道捕獲,另一個使用數字通道捕獲,從兩個總線解碼的總線波形可以很容易地進行比較。

除了在顯示器上顯示所選幀的解碼總線波形外,時間戳數據還可以以表格形式顯示在結果表中。可以進一步的離線分析和報告,整個獲取的解碼總線信息可以導出到 . csv 文件。

案例4:比較罕見事件和“標準”參考

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圖 8. FastFrame 還可以用來直觀地比較獲得的信號和標準之間的具體細節。

圖 8中的最后一個示例顯示了存儲 FastFrame“標準”波形參考和 FastFrame 捕獲之間的手動比較。參考信號從一個已知良好的設備中獲取,并加載到。使用控件,可以選擇感興趣的特定幀, 然后使用相同的采集設置在另一個被測設備上捕獲類似的信號,可以使用幀設定控件將獲取的幀與參考幀進行時間對齊,以便進行比較。

利用FastFrame?分段存儲模式提高內存使用率且保證波形細節,來應對捕獲偶發信號的挑戰,可以以足夠的采樣率捕獲多個事件,以便進行有效的分析,通過記錄長度的優化來保存和顯示必要的數據。

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