【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”zhen。duiyucaiyanghegaofenbianlvdecaijimoshi,keyitianjiayigepingjunzongjiezhenlaixianshisuoyouzhendepingjunboxing。duiyufengzhijiancecaijimoshi,keyitianjiabaoluozhaiyaolaixianshisuoyouzhenzhongboxingdezuidazhihezuixiaozhi。

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 可(ke)以(yi)有(you)效(xiao)地(di)使(shi)可(ke)用(yong)的(de)記(ji)錄(lu)長(chang)度(du)加(jia)倍(bei)。在(zai)這(zhe)個(ge)測(ce)試(shi)設(she)置(zhi)中(zhong),一(yi)個(ge)總(zong)線(xian)使(shi)用(yong)模(mo)擬(ni)通(tong)道(dao)捕(bu)獲(huo),另(ling)一(yi)個(ge)使(shi)用(yong)數(shu)字(zi)通(tong)道(dao)捕(bu)獲(huo),從(cong)兩(liang)個(ge)總(zong)線(xian)解(jie)碼(ma)的(de)總(zong)線(xian)波(bo)形(xing)可(ke)以(yi)很(hen)容(rong)易(yi)地(di)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)。
除chu了le在zai顯xian示shi器qi上shang顯xian示shi所suo選xuan幀zhen的de解jie碼ma總zong線xian波bo形xing外wai,時shi間jian戳chuo數shu據ju還hai可ke以yi以yi表biao格ge形xing式shi顯xian示shi在zai結jie果guo表biao中zhong。可ke以yi進jin一yi步bu的de離li線xian分fen析xi和he報bao告gao,整zheng個ge獲huo取qu的de解jie碼ma總zong線xian信xin息xi可ke以yi導dao出chu到dao . 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™fenduancunchumoshitigaoneicunshiyonglvqiebaozhengboxingxijie,laiyingduibuhuooufaxinhaodetiaozhan,keyiyizugoudecaiyanglvbuhuoduogeshijian,yibianjinxingyouxiaodefenxi,tongguojiluchangdudeyouhualaibaocunhexianshibiyaodeshuju。
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