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      示波器如何处理高速数字系统

      时间:2014-11-12 10:54来源:未知 作者:liuling 点击:
      数字化电子产品正在迅速发展,并得到广泛应用。最近几年,数字信号处理功能在越来越多的应用中变得很重要, 它们的应用非常广泛,包括DVD播放器、机顶盒、音视频接收设备、MP3播放器、数码相机和汽车电子等。这一切使得嵌入系统市场如火如荼,分外热闹。在嵌入式系统
       
      数字化电子产品正在迅速发展,并得到广泛应用。最近几年,数字信号处理功能在越来越多的应用中变得很重要, 它们的应用非常广泛,包括DVD播放器、机顶盒、音视频接收设备、MP3播放器、数码相机和汽车电子等。这一切使得嵌入系统市场如火如荼,分外热闹。在嵌入式系统中,MCU、DSP以及FPGA等都扮演着非常重要的角色。
      选择一个好的系统开发、调试助手,能够帮助嵌入式系统的开发工程师们加快产品开发周期。通过更好的观察到电路信号的细节和变化过程,捕捉到电路中的异常情况,可以对整个系统做出客观、完善的分析。每个嵌入式系统的开发工程师都希望能够拥有一台高性能、功能强大的示波器作为他们的开发、调试助手。
      目前,嵌入式系统的数字信号电路的信号传输速率范围是从几十kHz 到 上百MHz。为了能够开发出反应更为快捷、功能更为强大的产品,人们一直在不断的提高信号的处理速度与传输速率。比如,ADI的Blackfin系列的DSP,其内核最高时钟频率达600MHz,系统时钟可以达到400MHz。在I/O端口进行数据传输的时候,虽然设计人员会考虑到噪声以及数据传输的稳定性通常不会采用极限频率,但是为了提高数据传输速度,100MHz ~ 300MHz的传输速率被越来越多的被采用。
      面对当前传输速度越来越高的情况,测试领域提供的60MHz ~ 200MHz带宽的示波器就略显捉襟见肘。不过在主流测试领域的示波器中,RIGOL新近推出DS1000A系列的示波器,带宽达到300MHz,采样率达到2GSa/s,波形捕获率更是达到2000wfm/s,能够很好的符合现在数字电路的测试需求。而其价格依然保持为中端示波器的价位,是全球范围内性价比最具优势的示波器。
       
      图3 采样率达到2GSa/s可以观察到信号的过冲现象
       
      图4 高速的波形捕获率更有助于观察到信号的变化过程
      在选择示波器的时候,除了性能指标是数字电路开发工程师所应该关注的之外,示波器所具有的触发功能、连接功能、存档和分析功能也越来越凸显作为一个好的调试助手所应具有的。
      工程师们希望能够用多种手段来捕获波形。除了通常的边沿触发外,一些高级的触发功能,比如脉宽触发、斜率触发、视频触发、交替触发等可以帮助工程师们捕捉到特定的、更为感兴趣的波形。比如,利用脉宽触发,可以帮助工程师们发现总线信号传输中偶尔出现的窄脉冲,从而发现数据传输错误的原因。
       
      图5 脉宽触发
       
       
      图6 斜率触发
       
       
      图7 交替触发
      便捷的测量功能能够帮助工程师们快速的获得波形的各种参数信息,通常如频率、幅度、上升时间、占空比等。而随机的FFT分析功能则可以有助于在频域范围内对波形信号进行分析。
       
      图8 波形的FFT分析
      为了能够方便的进行交流、保存和分析,一台好的示波器也必然需要具备保存屏幕图和波形数据等功能,再配以USB闪存驱动器,就可以方便的将这些波形数据拷贝到PC机上进行分析、统计以及数据交流了。
      值得庆幸的是,RIGOL的DS1000A虽然属于中端示波器,但是其拥有许多高端示波器的功能,具备完善的触发、测量与分析功能,也具有丰富的连接接口,包括USB Device、USB Host、RS232。DS1000CA拥有上述的这些功能,能够更好的帮助高速数字电路工程师们实现设计方案,进行电路调试、分析。拥有了好的测试工具,可以让工程师们事半功倍。
      除了具备上述这些功能外,值得一提的是,RIGOL的DS1000系列示波器更是在业界独创先河、大胆创新,实现了与RIGOL DG系列的信号发生器的无缝互联、波形再现技术,为数字电路系统设计工程师提供了更为理想的系统分析、测试与调试的解决方案。
      (责任编辑:liuling)
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