利用RIGOL DS6000示波器的高波形捕獲率觀(guān)察偶發(fā)信號

　　現在，各種電子產(chǎn)品，尤其是手機等移動(dòng)終端，對高性能、小型化、低功耗的需求不斷加強，嵌入式設計無(wú)處不在。這使得各種電路設計的密度和信號速度都達到相當高的程度。一方面，器件的密度和功能的增加，會(huì )引入更多串擾和噪聲；另一方面，數字總線(xiàn)的速度加快，帶來(lái)了觀(guān)測瞬時(shí)信號的難度。這對電路設計和調試及最后的產(chǎn)品測試帶來(lái)了極大的挑戰，選擇合適和正確的調試和測試工具對保證項目的成功變得非常重要。高速數字示波器是重要的，也是尤其常用的調試工具。

　　正確地設置觸發(fā)條件可以有效地利用示波器發(fā)現偶發(fā)信號，但需要測試者提前預判這些偶發(fā)信號的特征，并做出種種條件設置。這需要測試者具有非常豐富的測試經(jīng)驗同時(shí)對電路的每一部分都十分熟悉。在調試復雜電路并往往在時(shí)間壓力下工作時(shí)，會(huì )給項目帶來(lái)風(fēng)險。最好的方法是能借助示波器有效地發(fā)現這些偶發(fā)信號和瞬時(shí)信號并直接觀(guān)察。傳統的模擬示波器，在不考慮觸發(fā)消耗的情況下，其“死區時(shí)間”幾乎可以忽略不計，任何變化的信號都將反映在顯示屏上。但模擬示波器僅僅能夠用于觀(guān)察波形，在數據的后期處理、計算及存儲方面就變得十分困難，而且對高速偶發(fā)信號無(wú)法捕獲和記錄分析，同時(shí)帶寬的限制也不能適應高速電路設計的需求。因此逐漸被淘汰出市場(chǎng)，取而代之的是現在廣為使用的數字示波器。

　　模擬示波器的優(yōu)點(diǎn)是可以把信號變化實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。數字示波器由于信號采集和顯示的機理不同，處理器需要兼顧顯示、計算、測量、觸發(fā)等功能，所以會(huì )產(chǎn)生所謂“死區時(shí)間”。示波器的采集及死區時(shí)間示意如圖1，當異常信號恰好發(fā)生在示波器的“死區時(shí)間”，這個(gè)異常信號就會(huì )被錯過(guò)而觀(guān)察不到。以數字示波器上的10ns檔位為例，如果橫坐標有10格，那么大概1秒鐘可以分為1s / 100ns = 10,000,000幀，假設觸發(fā)造成了50%的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)，理論上有5,000,000幀/秒的波形捕獲率才能實(shí)時(shí)地，百分之百地呈現波形。但是由于各種技術(shù)條件的限制，現在的數字示波器遠遠低于這個(gè)波形捕獲率，這樣就會(huì )有大量的波形數據落在“死區時(shí)間”里，從而降低了波形觀(guān)察的質(zhì)量?？梢?jiàn)，對于測試者而言，波形捕獲率是評價(jià)一款數字示波器獲取偶發(fā)信號能力的最主要指標，如果波形捕獲率高，捕獲偶發(fā)信號的能力就越強，反之則捕獲能力差（如圖2）。為了提高波形捕獲率，各示波器廠(chǎng)商采用了不同的架構設計和實(shí)現方法，最終效果也不盡相同。某國外示波器廠(chǎng)商，為了掩飾其波形捕獲率在相應條件下實(shí)際較低的不足，將波形捕獲率性能指標和系統構架及實(shí)現方法混為一談，造成DPO=高捕獲率的印象，混淆了概念，干擾了用戶(hù)的選擇。

　　普源精電（RIGOL）公司集中科研實(shí)力自主研發(fā)生產(chǎn)了DS6000系列數字示波器，采用了獨創(chuàng )的UltarVision技術(shù)，成為國產(chǎn)第一臺帶寬達到1GHz的數字示波器產(chǎn)品。其波形捕獲率、存儲深度、實(shí)時(shí)采樣率、觸發(fā)種類(lèi)、數據計算等各方面均達到同類(lèi)產(chǎn)品世界先進(jìn)水平。

　　不同于國外某示波器廠(chǎng)商的宣傳概念，RIGOL將用戶(hù)的真正需求放在首位，特別是將波形捕獲率大踏步地提高到180,000幀/秒，同時(shí)提供特有的波形錄制功能，使得DS6000數字示波器在觀(guān)察偶發(fā)信號和瞬時(shí)信號時(shí)，都得心應手，極大地幫助用戶(hù)提升調試效率。

　　以高帶寬示波器中10ns和1ns兩個(gè)常用的檔位為例，表1對比了DS6000系列與國外某廠(chǎng)商某款主流數字示波器的最大波形捕獲率，可以看出DS6000系列的明顯優(yōu)勢。

　　圖3的信號為一個(gè)正常的方波，但每10萬(wàn)個(gè)周期才會(huì )出現一次異常信號，使用DS6000系列數字示波器就可以輕松觀(guān)察到這個(gè)偶發(fā)異常信號，用戶(hù)可以根據直觀(guān)的觀(guān)察，判斷進(jìn)一步調試的思路和設置。

　　在嵌入式調試中，偶發(fā)異常信號恰恰是導致系統故障或者不穩定的重要原因，能夠有效捕獲和觀(guān)察這些偶發(fā)信號成為數字示波器的重要功能指標。