【360度看新一代示波器】係列之四:最大化內存使用率且保證波形細節
發布時間:2019-11-14 責任編輯:wenwei
【導讀】複雜係統的調試和驗證麵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、激光脈衝和故障信號。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。
示波器的(de)默(mo)認(ren)采(cai)集(ji)模(mo)式(shi)因(yin)為(wei)其(qi)有(you)限(xian)的(de)記(ji)錄(lu)長(chang)度(du)會(hui)強(qiang)製(zhi)在(zai)采(cai)樣(yang)率(lv)和(he)捕(bu)獲(huo)時(shi)間(jian)進(jin)行(xing)妥(tuo)協(xie)。使(shi)用(yong)更(geng)高(gao)的(de)采(cai)樣(yang)率(lv)可(ke)以(yi)更(geng)快(kuai)地(di)填(tian)充(chong)儀(yi)器(qi)的(de)內(nei)存(cun),減(jian)少(shao)數(shu)據(ju)采(cai)集(ji)的(de)時(shi)間(jian)窗(chuang)口(kou)。相(xiang)反(fan),捕(bu)獲(huo)長(chang)時(shi)間(jian)的(de)數(shu)據(ju)通(tong)常(chang)是(shi)以(yi)犧(xi)牲(sheng)水(shui)平(ping)時(shi)間(jian)分(fen)辨(bian)率(lv) ( 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。 yizhidingdecaiyanglvchufacaijibingtianchongmeiyizhen,zhibuhuoganxingqudeboxingbufen。zhexiezhenkeyianzhaotamenbeibuhuodeshunxudanduzhakan,huozhediejiayixianshitamendexiangsixinghechayixing,congershininnenggouqingsongdishenshiboxing,yibianninkeyijiangzhuyilijizhongzaiganxingqudexinhaoshang。

圖 1. 利用 5 係列 MSO分段存儲分割內存,實現以高采樣率捕獲多個脈衝。
圖 1 演示了這種方法,捕獲了 100,000 幀。 使用 5 係列 MSO(使用4係列、6係列MSO是相同的)中的 FastFrame分段存儲器,以 3.125 GS/s 的采樣率捕獲脈衝。FastFrame采集模式的觸發速率可以達到每秒500萬幀 ( 采集 / 秒 ),這比示波器其他的觸發速率都要快得多。

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,因此所有的脈衝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麵板中。
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衝的死區時間最小,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

圖 3. 5 係列 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采集模式、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(zhen)。對(dui)於(yu)采(cai)樣(yang)和(he)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)采(cai)集(ji)模(mo)式(shi),可(ke)以(yi)添(tian)加(jia)一(yi)個(ge)平(ping)均(jun)總(zong)結(jie)幀(zhen)來(lai)顯(xian)示(shi)所(suo)有(you)幀(zhen)的(de)平(ping)均(jun)波(bo)形(xing)。對(dui)於(yu)峰(feng)值(zhi)檢(jian)測(ce)采(cai)集(ji)模(mo)式(shi),可(ke)以(yi)添(tian)加(jia)包(bao)絡(luo)摘(zhai)要(yao)來(lai)顯(xian)示(shi)所(suo)有(you)幀(zhen)中(zhong)波(bo)形(xing)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)和(he)最(zui)小(xiao)值(zhi)。

圖 4. 顯示 FastFrame 時間戳,在顯示右側的結果麵板中顯示幀 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 個脈衝之間的時間差非常一致。
每mei一yi幀zhen的de波bo形xing隻zhi反fan映ying了le事shi件jian的de一yi部bu分fen。在zai每mei一yi幀zhen的de絕jue對dui和he相xiang對dui定ding時shi中zhong也ye有you重zhong要yao的de信xin息xi。每mei個ge觸chu發fa點dian的de定ding時shi都dou具ju有you時shi間jian戳chuo的de特te征zheng。觸chu發fa器qi時shi間jian插cha值zhi為wei每mei個ge觸chu發fa器qi時shi間jian戳chuo提ti供gong了le非fei常chang高gao的de定ding時shi分fen辨bian率lv,比bi樣yang本ben間jian隔ge更geng精jing確que,時shi間jian戳chuo以yi皮pi秒miao分fen辨bian率lv顯xian示shi。雖sui然ran此ci解jie決jue方fang案an可ke能neng不bu適shi用yong於yu單dan個ge事shi件jian的de絕jue對dui時shi間jian戳chuo,但dan在zai度du量liang事shi件jian之zhi間jian的de時shi間jian間jian隔ge時shi,它ta會hui變bian得de非fei常chang強qiang大da。
測試應用案例
案例1:描述間歇事件 - 脈衝波形特征

圖 5. 對間歇脈衝的分段存儲的定時特性。
FastFrame 分fen段duan存cun儲chu可ke以yi為wei數shu字zi設she計ji工gong程cheng師shi提ti供gong不bu同tong類lei型xing的de功gong能neng。例li如ru,如ru果guo你ni的de微wei處chu理li器qi係xi統tong偶ou爾er被bei中zhong斷duan,用yong示shi波bo器qi來lai收shou集ji定ding時shi信xin息xi就jiu會hui很hen困kun難nan。如ru果guo您nin不bu知zhi道dao事shi件jian發fa生sheng的de時shi間jian或huo頻pin率lv, 您就無法在正常的采集模式下設置儀器,並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,狹窄的數字脈衝以秒為間隔,使用常規的采集方法,即使使用示波器的全記錄長度,這種脈衝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衝來完成分析,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衝。如圖 5右邊的測量結果表明 ,脈衝寬度測量的平均值 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衝相隔1 秒。
案例2:測量偶發事件

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,可以用於對不常見的、 有噪聲的信號進行測量。如圖 6 所示,捕獲 1000 個噪聲脈衝, 疊加並取其平均值。產生的波形可以測量,提供非常高的時間分辨率脈衝寬度測量噪聲信號。
案例3:解碼突發的串行信號

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,捕獲總線活動並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於非活動狀態。使 用 FastFrame keyiyouxiaodishikeyongdejiluchangdujiabei。zaizhegeceshishezhizhong,yigezongxianshiyongmonitongdaobuhuo,lingyigeshiyongshuzitongdaobuhuo,conglianggezongxianjiemadezongxianboxingkeyihenrongyidijinxingbijiao。
chulezaixianshiqishangxianshisuoxuanzhendejiemazongxianboxingwai,shijianchuoshujuhaikeyiyibiaogexingshixianshizaijieguobiaozhong。keyijinyibudelixianfenxihebaogao,zhenggehuoqudejiemazongxianxinxikeyidaochudao . csv 文件。
案例4:比較罕見事件和“標準”參考

圖 8. FastFrame 還可以用來直觀地比較獲得的信號和標準參考波形之間的具體細節。
圖 8中的最後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,並加載到參考波形。使用參考波形控件,可以選擇感興趣的特定幀, 然ran後hou使shi用yong相xiang同tong的de采cai集ji設she置zhi在zai另ling一yi個ge被bei測ce設she備bei上shang捕bu獲huo類lei似si的de信xin號hao,可ke以yi使shi用yong幀zhen設she定ding控kong件jian將jiang獲huo取qu的de幀zhen與yu參can考kao幀zhen進jin行xing時shi間jian對dui齊qi,以yi便bian進jin行xing比bi較jiao。
利用FastFrame™分(fen)段(duan)存(cun)儲(chu)模(mo)式(shi)提(ti)高(gao)內(nei)存(cun)使(shi)用(yong)率(lv)且(qie)保(bao)證(zheng)波(bo)形(xing)細(xi)節(jie),來(lai)應(ying)對(dui)捕(bu)獲(huo)偶(ou)發(fa)信(xin)號(hao)的(de)挑(tiao)戰(zhan),可(ke)以(yi)以(yi)足(zu)夠(gou)的(de)采(cai)樣(yang)率(lv)捕(bu)獲(huo)多(duo)個(ge)事(shi)件(jian),以(yi)便(bian)進(jin)行(xing)有(you)效(xiao)的(de)分(fen)析(xi),通(tong)過(guo)記(ji)錄(lu)長(chang)度(du)的(de)優(you)化(hua)來(lai)保(bao)存(cun)和(he)顯(xian)示(shi)必(bi)要(yao)的(de)數(shu)據(ju)。
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