采用混合信号示波器实现对嵌入式系统的快速分析(2)

(3)时间分辨率和采集周期

模拟和数字通道均优先采用高时间分辨率，原因在于，数字信号中的事件均采用高时间精度进行分析，即使极窄的毛刺也能可靠地检测。当将数字通道用作触发源，也可以高精度地确定触发时间，保证屏幕上观测到的波形抖动实现最小化。

R&S RTO-B1混合信号选件可以为16个数字通道提供高达5Gsample/s的采样频率;与此相比，模拟通道的采样频率则为10Gsample/s由此，数字通道的时间分辨率可达200ps。同时，在其整个200Msample的采集深度上都可以获得如此高的分辨率，这在这一级别的示波器中是惟一的。即使触发事件很久之后才出现的事件，也可采用极高的时间精度进行显示。混合信号选件的数据存储器独立于主机。因此，200Msampl的采集深度不会受到当前正在使用的模拟和数字通道的数量的影响。

如果模拟通道的时间分辨率大于数字通道(如采样率达到10Gsample/s时或插值期间)，则使用采样与保持插值，将数字通道调整至模拟通道的采样率。因此，可以实现模拟波形和数字信号的联合分析。

单数字通道最大采集深度200Msample，适于大多数应用中从串行总线采集较长的数据序列。例如，比特率400Mbit/s采样频率5Gsample/s，可以实现16Mbit的采集深度。

该存储深度即可用于采集较长的数据序列，也可用于采集大量的连续波形。

(4)触发条件

数字通道通常采用单幅度门限的触发采集工作方式(如逻辑转换门限)。R&S RTO-B1混合信号选件包含的触发类型有边沿触发、脉宽触发、延时触发、码型触发、状态触发、建立保持时间触发和带触发延时的串列触发，可以设定时间延时、事件延时或是随机时间延时。触发源可以为独立的数字通道、总线信号，也可以为采用逻辑运算符(如AND，OR或XOR)对全部数字通道进行逻辑组合。所有可以被用户用作触发源的信号，尤其是逻辑组合数字通道，都可以在观测分析阶段进行分析。

(5)高测量速度

数字示波器的设计过程中，所面临的最大挑战就是缩短“盲区时间”。该时间段不进行数据采集，因而有可能漏检需要关注的偶发事件。如何才能缩短盲区时间，以更快地检测到偶发事件?

盲区时间的缩短可通过分析阶段的优化实现。R&S RTO系列示波器含有一个专用集成电路芯片(ASIC)，该芯片可以同时地进行数据采集和数据分析工作。借助该功能，示波器工作速度可高达每秒100万个可视波形。

借助混合信号选件，RTO也可以以极高的性能集成数字通道。在包含采集和触发、显示、光标和测量等功能的整个过程中，全程信号处理均由一个现场可编程门阵列(FPGA)器件完成。全部16个数字通道可以并行地完成分析功能。分析速度高达20万个可视波形/s。其速度最大值与正被分析的模拟和数字通道的数量无关。

(6)基于信号的显示模式

显示内容每30ms刷新一次，以与人眼的视觉相一致。因此，在相邻的两次屏幕刷新期间，R&S RTO系列示波器会完成来自模拟通道的波形的硬叠加功能(以RTO 100万个波形/s为例，每次刷新显示的是3.3万个左右波形的叠加结果)，从而可以将全部波形显示在屏幕上。对于数字通道，该混合信号选件也采用了这种显示技术。

两次屏幕刷新期间，所采集的全部二进制信号均采取了叠加处理。采集速度为20万个波形/s时，屏幕上可以同时显示所采集的全部6000左右个波形(见图2)。因此，用户可以对对于整个时间段内的二进制信号状态和边沿转换频率有足够信息的总体认识。此后，用户可以采用搜索功能，从存储器中读出各个波形，并进行更加精确的分析。

图2 以20万波形/s的采集速度观测数字和模拟波形

对于总线信号，由于它们包含了多个组合型二进制数字信号的数据信息，因此未进行叠加处理。为了更直观的分析总线信号，用户可将显示格式调整为总线格式，同时对时钟型数据总线与非时钟数据总线进行了区分处理(见图3)。对于非时钟型数据总线，需要确定每个采样周期的逻辑状态。对于时钟型数据总线，仅需要确定有效时钟沿的逻辑状态。显示功能支持总线格式、表格式，也可以二进制、十六进制、十进制和分数等格式显示模拟波形。