СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 Усилитель АЦП Цифровой фосфор Микропроцессор Дисплей лизация увеличивает вероятность обнаружения переходных процессов, происходящих в цифровых системах (маленькие импульсы, выбросы), а так- же даёт дополнительные возможности для анализа. А РХИТЕКТУРА ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ Первый узел осциллографа с циф- ровым люминофором идентичен узлу аналогового прибора – это усилитель вертикального отклонения. Второй контур аналогичен контуру цифрово- го запоминающего осциллографа – это АЦП. Существенные отличия от пред- шественников можно увидеть после аналого-цифрового преобразования. Для любого осциллографа – аналого- вого, цифрового запоминающего или с цифровым люминофором – всег- да существует время задержки, в тече- ние которого прибор обрабатывает последние запомненные данные, воз- вращает систему в исходное состояние и ожидает следующего события запу- ска. В течение этого времени осцилло- граф «слеп» к любым изменениям вход- ного сигнала. Вероятность обнаружить редкое событие уменьшается по мере роста времени задержки. Необходимо отметить, что невозмож- но определить вероятность захвата, основываясь на скорости обновления изображения на дисплее. Если пола- гаться только на скорость обновления, то легко ошибиться, полагая, что осцил- лограф захватывает всю необходимую информацию о сигнале, когда, в дей- ствительности, это не так. Цифровой запоминающий осцилло- граф обрабатывает захваченные сигна- лы последовательно. Скорость работы его микропроцессора ограничивает скорость захвата сигнала и, поэтому, является узким местом в этом процес- се. Осциллограф с цифровым люмино- фором записывает оцифрованные дан- ные сигнала в базу данных цифрово- го люминофора. Каждую 1/30 секунды, так же быстро, как человеческий глаз может это воспринимать, снимок изо- бражения сигнала, который хранит- ся в базе данных, передаётся прямо в систему отображения. Эта прямая рас- теризация сигнальных данных и пря- мое копирование в память дисплея из базы данных позволяют избежать узко- го места в обработке данных, присуще- го другой архитектуре. Результатом это- го является обновление изображения в реальном времени. Детали сигнала, скачкообразные события и динами- ческие характеристики сигнала захва- тываются в реальном времени. Микро- процессор осциллографа с цифровым люминофором работает параллельно с его интегрированной системой захвата для управления отображением, автома- тизации измерений и управления при- бором, так что он не влияет на скорость захвата осциллографа. Осциллограф с цифровым люмино- фором обладает лучшим свойством аналогового осциллографа – отобра- жает сигнал в трёх измерениях: время, амплитуда и распределение амплитуды с течением времени. И всё это в реаль- ном времени. В отличие от аналогового осцилло- графа, использующего физический люминофор, осциллограф с цифровым люминофором использует чисто элек- тронный цифровой люминофор, кото- рый, на самом деле, является постоян- но обновляемой базой данных. Эта база данных имеет отдельную информаци- онную «ячейку», сопоставленную с каж- дым отдельным пикселем на экране осциллографа. Каждый раз, при запу- ске осциллографа, сигнал записывается в базу данных цифрового люминофора. Интенсивность накапливается в ячей- ках, где сигнал проходит чаще всего. Когда база данных цифрового люми- нофора выводится на экран осцилло- графа, дисплей показывает интенсив- ность области осциллограмм, пропор- ционально частоте возникновения сигнала в каждой точке – так же, как изменяется яркость в аналоговом осциллографе. Осциллограф с циф- ровым люминофором также позволя- ет выделить события в зависимости от частоты их появления, используя для этого контрастные цвета на экране, что выгодно отличает его от аналогового осциллографа. Осциллографы с цифровым люми- нофором стирают границымежду тех- нологиями цифровых и аналоговых осциллографов. Они одинаково хоро- шо подходят для исследования высоко- и низкочастотных сигналов, периодиче- ских сигналов, наблюдения переходных процессов и для наблюдения за измене- нием сложных сигналов в реальном вре- мени. Только осциллограф с цифровым люминофором обеспечивает визуали- зациюинтенсивности в режиме реаль- ного времени – возможность, которая отсутствует у обычных цифровых запо- минающих осциллографов. Такой тип осциллографов идеально подходит для задач, связанных с поис- ком неисправностей в электронных устройствах, а также для тестирования различных устройств c целью поиска редко возникающих явлений. О СЦИЛЛОГРАФЫ СМЕШАННЫХ ОБЛАСТЕЙ Осциллографы смешанных областей (Mixed Domain Oscilloscope) совмеща- ют в себе радиочастотный анализатор спектра с осциллографом смешанных сигналов или осциллографом с циф- ровым люминофором, позволяя полу- чать коррелированные картинки циф- ровых, аналоговых и радиочастотных сигналов. Например, осциллограф сме- шанных сигналов позволяет наблюдать коррелированные по времени изобра- жения сигнала протокола, состояние логики, модулируемый аналоговый и радиочастотный сигналы в проек- тах встраиваемых систем. Это помогает лучше понять суть происходящих явле- ний при наблюдении различных аспек- тов одного и того же процесса. Понимание временно ′ й задержки между командой микропроцессора и событием радиочастотного сигна- ла во встраиваемом устройстве упро- щает тестовые настройки и позволяет производить сложные измерения на лабораторном столе. Для встраиваемых радиомодулей, таких как Zigbee, мож- но производить запуск при появлении радиочастотного события и наблюдать задержку командной строки микро- контроллера, декодирующего управ- ляющие строки SPI, токопотребле- ние и напряжение в момент включе- ния и результирующие спектральные изменения (см. рис. 7). На одном экране имеются коррели- рованные по времени виды всех облас- Рис. 6. Архитектура параллельной обработки в осциллографе с цифровым люминофором