DPO4000簡化波形分析應用文章

引言
幾十年來，示波器一直是研究和設計中必不可少的工具，激發了無數個行業的穩步創新能力。示波器的一個主要指標是記錄長度。記錄長度是示波器可以在一次采集中數字化及存儲的樣點數量。記錄長度越長，示波器可以以高定時分辨率 (高取樣速率) 捕獲的時間窗口越長。世界上第一臺數字示波器只能捕獲和存儲 500 點數據，很難采集被考察的事件周圍的所有相關信息。設計人員一直面臨著一個選擇：是以低分辨率采集更長的時間，還是以高分辨率采集較短的時間，而設計人員真正想要的是同時實現長捕獲窗口和高分辨率。隨著時間推移及技術發展，數字化更多細節的速度、簡便程度和成本都變得更加有利。但與此同時，時鐘速度提高，更寬、速度更快的并行設計及轉向串行總線使得總線拓撲不斷演變，整體系統的設計復雜度急劇提高。因此，設計人員對高分辨率、更長捕獲窗口的需求不斷攀升，其增長速度要等于、甚至要大于示波器制造商提高記錄長度的能力。這一發展趨勢將不會停頓。摩爾定律正以更快的速度不斷推動電子技術發展，系統設計正變得更加復雜，設計、構建、調試及在中斷時修復起來也相應地更加困難。那么這對現代示波器意味著什么呢？隨著設計變得越來越快、越來越復雜，對長記錄、更多帶寬和更高取樣速率的需求也會提高。這些主要指標之間的關系并不復雜。隨著帶寬提高，取樣速率必須大約高出五倍，才能精確地捕獲信號的高頻成分。在取樣速率提高時，一定的信號采集時間窗口要求更多的樣點。例如，以5GS/s 速率捕獲2 ms 的100 MHz 信號要求1000 萬點的記錄(2 ms 除以200 ps 取樣間隔)。即使在較低的頻率上，仍有許多應用要求長記錄。捕獲一幀NTSC(1/30秒間隔的兩個場，取樣速率為100 MS/s，以解析所有亮度信息)要求300 多萬點(33 ms 除以10 ns)。在1Mb/sCAN 總線上捕獲幾秒的總線業務，診斷機電系統中的問題，可能要求1000 萬點，以充分進行解析。這些應用及各種其它應用已經推動、且將繼續推動對更長、更詳細的數據捕獲窗口的需求。

分析所有數據
如前所述，世界上第一臺數字示波器的記錄長度非常短。因此，查看示波器捕獲的所有項目非常容易，因為所有內容都一次性顯示在屏幕上。隨著記錄變長，需要使用水平滾動查看所有數據。在從一屏信息移到兩屏信息，然后移到四屏信息，然后移到八屏信息，然后移到12屏信息時，這不是大問題。然而，隨著在每一代示波器中的記錄變得越來越長，查看一次采集中捕獲的所有數據所需的時間也變得越來越長。我們現在要處理幾百萬點的記錄長度，代表著幾千屏的信號活動。作為類比，想象一下如果沒有喜歡的搜索引擎、網絡瀏覽器或收藏夾的幫助，卻想找到您要找到的東西，這有點象大海撈針。直到現在，這一直是示波器用戶在長記錄長度示波器中所面臨的問題。很明顯，舊的解決方案不再能夠奏效。

圖1. DPO4000系列Wave Inspector為有效分析波形提供了專用前面板控制功能。

Wave Inspector
通過DPO4000 系列Wave Inspector 控制功能，處理長記錄、從波形中提取所需的信息變成一個簡單高效的流程。

縮放/ 平移
當前市場上的大多數數字示波器提供了某種形式的縮放功能。但是，與縮放視圖有關的控制功能(縮放系數和位置)經常深埋在多個菜單中，或與其它前面板控制功能重合在一起。例如，縮放的水平位置一般通過前面板上的水平位置旋鈕控制。一旦已經放大了感興趣的事件，如果想把縮放窗口移動到采集中的另一個位置，一般要無數次旋轉水平位置旋鈕，慢慢把窗口移到新位置，或者放大，調節窗口位置，然后再縮小。這兩種方法都效率差，不直觀。而為了訪問這些基本縮放控制功能而不得不瀏覽菜單時，效率就會變得更差了。Wave Inspector 提供了一個專用的兩層前面板縮放/ 平移控制功能，可以有效地瀏覽波形。內部旋鈕控制著縮放系數。順時鐘旋轉旋鈕越多，放大得越大。反時針旋轉旋鈕可以縮小，最終關閉縮放。

在圖1A中，我們正在探測一條I2C總線。上面的窗口中顯示了整個采集，下面較大的窗口是縮放的部分。在這種情況下，我們已經放大查看兩個特定分組的解碼后地址和數據值。外環是強制/ 速率敏感的平移控制功能。順時針旋轉，可以把放大窗口向右平移到波形上，反時針旋轉則向左平移。旋轉得越多，縮放窗口在波形中移動得越快。在圖2 中，通過簡單地以希望的方向旋轉平移控制功能，我們可以迅速從一個分組瀏覽下一個分組。即使是在1000 萬點的采集中，也可以在幾秒內，迅速把縮放窗口從記錄一端移到另一端，而不必改變縮放系數。

圖1A. Wave Inspector 提供了專用前面板縮放和平移控制功能。

圖2. 瀏覽I2C總線的長采集數據。