DPO4000简化波形分析应用文章

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引言

        几十年来，示波器一直是研究和设计中必不可少的工具，激发了无数个行业的稳步创新能力。示波器的一个主要指标是记录长度。记录长度是示波器可以在一次采集中数字化及存储的样点数量。记录长度越长，示波器可以以高定时分辨率 (高取样速率) 捕获的时间窗口越长。世界上第一台数字示波器只能捕获和存储 500 点数据，很难采集被考察的事件周围的所有相关信息。设计人员一直面临着一个选择：是以低分辨率采集更长的时间，还是以高分辨率采集较短的时间，而设计人员真正想要的是同时实现长捕获窗口和高分辨率。随着时间推移及技术发展，数字化更多细节的速度、简便程度和成本都变得更加有利。但与此同时，时钟速度提高，更宽、速度更快的并行设计及转向串行总线使得总线拓扑不断演变，整体系统的设计复杂度急剧提高。因此，设计人员对高分辨率、更长捕获窗口的需求不断攀升，其增长速度要等于、甚至要大于示波器制造商提高记录长度的能力。这一发展趋势将不会停顿。摩尔定律正以更快的速度不断推动电子技术发展，系统设计正变得更加复杂，设计、构建、调试及在中断时修复起来也相应地更加困难。那么这对现代示波器意味着什么呢？随着设计变得越来越快、越来越复杂，对长记录、更多带宽和更高取样速率的需求也会提高。这些主要指标之间的关系并不复杂。随着带宽提高，取样速率必须大约高出五倍，才能精确地捕获信号的高频成分。在取样速率提高时，一定的信号采集时间窗口要求更多的样点。例如，以5GS/s 速率捕获2 ms 的100 MHz 信号要求1000 万点的记录(2 ms 除以200 ps 取样间隔)。即使在较低的频率上，仍有许多应用要求长记录。捕获一帧NTSC(1/30秒间隔的两个场，取样速率为100 MS/s，以解析所有亮度信息)要求300 多万点(33 ms 除以10 ns)。在1Mb/sCAN 总线上捕获几秒的总线业务，诊断机电系统中的问题，可能要求1000 万点，以充分进行解析。这些应用及各种其它应用已经推动、且将继续推动对更长、更详细的数据捕获窗口的需求。

分析所有数据

        如前所述，世界上第一台数字示波器的记录长度非常短。因此，查看示波器捕获的所有项目非常容易，因为所有内容都一次性显示在屏幕上。随着记录变长，需要使用水平滚动查看所有数据。在从一屏信息移到两屏信息，然后移到四屏信息，然后移到八屏信息，然后移到12屏信息时，这不是大问题。然而，随着在每一代示波器中的记录变得越来越长，查看一次采集中捕获的所有数据所需的时间也变得越来越长。我们现在要处理几百万点的记录长度，代表着几千屏的信号活动。作为类比，想象一下如果没有喜欢的搜索引擎、网络浏览器或收藏夹的帮助，却想找到您要找到的东西，这有点象大海捞针。直到现在，这一直是示波器用户在长记录长度示波器中所面临的问题。很明显，旧的解决方案不再能够奏效。

图1. DPO4000系列Wave Inspector为有效分析波形提供了专用前面板控制功能。

Wave Inspector

        通过DPO4000 系列Wave Inspector 控制功能，处理长记录、从波形中提取所需的信息变成一个简单高效的流程。

缩放/ 平移
        当前市场上的大多数数字示波器提供了某种形式的缩放功能。但是，与缩放视图有关的控制功能(缩放系数和位置)经常深埋在多个菜单中，或与其它前面板控制功能重合在一起。例如，缩放的水平位置一般通过前面板上的水平位置旋钮控制。一旦已经放大了感兴趣的事件，如果想把缩放窗口移动到采集中的另一个位置，一般要无数次旋转水平位置旋钮，慢慢把窗口移到新位置，或者放大，调节窗口位置，然后再缩小。这两种方法都效率差，不直观。而为了访问这些基本缩放控制功能而不得不浏览菜单时，效率就会变得更差了。Wave Inspector 提供了一个专用的两层前面板缩放/ 平移控制功能，可以有效地浏览波形。内部旋钮控制着缩放系数。顺时钟旋转旋钮越多，放大得越大。反时针旋转旋钮可以缩小，最终关闭缩放。

        在图1A中，我们正在探测一条I2C总线。上面的窗口中显示了整个采集，下面较大的窗口是缩放的部分。在这种情况下，我们已经放大查看两个特定分组的解码后地址和数据值。外环是强制/ 速率敏感的平移控制功能。顺时针旋转，可以把放大窗口向右平移到波形上，反时针旋转则向左平移。旋转得越多，缩放窗口在波形中移动得越快。在图2 中，通过简单地以希望的方向旋转平移控制功能，我们可以迅速从一个分组浏览下一个分组。即使是在1000 万点的采集中，也可以在几秒内，迅速把缩放窗口从记录一端移到另一端，而不必改变缩放系数。

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