воскресенье, 24 марта 2019 г.

В чем преимущества технологии аналого-цифровых запоминающих осциллографов перед DSO?

Схемотехнически в классическом аналоговом осциллографе сигнал, поступающий на вход осциллографа (за исключением времени обратного хода луча) захватывается и попадает на ЭЛТ и формирует таким образом осциллограмму в режиме реального времени. Тогда как в обычном DSO время обработки накопленного буфера памяти занимает до 99% всего времени, в течение которого входной сигнал не регистрируется и не отображается. А значит захват сигнала происходит относительно редко и имеет место быть выпадение сигнала из наблюдения на экране при работе с редко- и быстроповторяющимися процессами. Причем восстановление формы сигнала происходит на краю частотного диапазона, когда частота дискретизации не намного превосходит частоту измеряемого сигнала и осуществляется всего по нескольким точкам на период, что неизбежно приводит к ошибкам. Аналогово-цифровой же осциллограф свободен от этого недостатка. Более того, там нет ADC. В чем же трюк?

Используется миниатюрная ЭЛТ, изображение на которой формируется напрямую по классической схеме. Однако далее это изображение через оптоволоконную матрицу, обеспечивающую электрическую изоляцию, передается на ПЗС-матрицу, с помощью которой преобразуется в видео-изображение. Сохраненные изображения отображаются на TFT LCD дисплее вместе с цифровой информацией о скорости развертки, вольт на деление, курсоры и т.д. Крошечная ЭЛТ имеет и другие преимущества: луч не должен двигаться очень далеко, благодаря чему луч может быть ярче и двигаться быстрее, чем это было бы в случае с любым обычным осциллографом. А поскольку хранение осуществляется в цифровом виде, нет никакой опасности ожога трубки. После обработки в видео-процессоре осциллограмма отображается на цветном LCD или сохраняется в модуле памяти. Параллельно полученное изображение поступает на видео-выход прибора, где может быть передано на большой цветной монитор, или записана динамика поведения измеряемого сигнала на внешнем устройстве захвата видео.

Аналоговые осциллографы за счет послесвечения экрана ЭЛТ дают пользователю яркостную информацию о повторяемости того или иного участка осциллограммы в периодическом сигнале, тогда как обычные DSO имеют одинаковую насыщенность любого участка осциллограммы (хотя, в последнее время многие модели DSO также стали моделировать аналоговое послесвечение цифровым способом). Использование данной технологии позволяет сохранить достоинства аналоговых приборов, в частности, высочайшую, до 1 млн. осциллограмм в секунду скорость обновления экрана, и при этом обеспечивает ряд достоинств, присущих лишь цифровым осциллографам:
  • Возможность сверхбыстрой записи и запоминания осциллограммы 500 пс/дел., 
  • Бесконечная и регулируемая персистенция (замораживание осциллограммы на экране),
  • Захват одиночной осциллограммы с замораживанием ее на экране и сохранением в памяти,
  • Яркое и контрастное отображение быстрых редких неповторяющихся элементов сигнала (на обычных аналоговых осциллографах такие элементы очень трудно увидеть ввиду очень малой яркости). Яркость таких элементов в LA354 на 3 порядка выше, чем в обычной ЭЛТ, что дает возможность наблюдать даже высокочастотный шум с малой амплитудой. 
  • Нет шумящих битов и ступенек сигнала из-за недостатка битности, ибо нет ADC
К примеру, ПЗС-матрица аналого-цифрового осциллографа LA354 имеет разрешение 600*480 пикселей. Это 600 точек по оси X. Наименьшая цена деления по горизонтали 500 пс (при использовании функции развертки х10). Это означает, что весь экран 5 нс (500 пс * 10 дел) состоит из 600 точек регистрации (семплов). Т.е. интервал между соседними точками отсчетов составляет каждые 8.33 пс (5 нс / 600 точек = 8.33 пс). Получается, реальная частота дискретизации (сэмплирования): 1 / 8.33 пс = 120 гигасэмплов в секунду (120 GS/s)!


Важно, что эти 120 гигасэмплов/сек не эквивалентная частота дискретизации, а частота дискретизации в реальном времени (Real-time режим), что обеспечивает фиксацию непериодических событий. При этом триггер может стартовать каждые 1 мкс, обеспечивая захват осциллограмм 1 млн. раз в секунду, что недостижимо для цифровых осциллографов. Это позволяет наблюдать любые комплексные сигналы, а так же их огибающую без артефактов, характерных для цифровых осциллографов, построенных на базе АЦП.

Комментариев нет:

Отправить комментарий

В комментариях уважайте собеседника, внимательно читайте посты и не додумывайте. Выход новых версий ПО, внешняя ссылка, переставшая работать с течением времени и т.п. не является основанием для претензий. Желающие спокойно подискутировать и высказаться — Welcome. Желающие спонсировать блог — Donate. Нарушение этих простых правил ведет к бану и удалению комментариев без предупреждения.