3.10.2 Цифровые осциллографы
В цифровом осциллографе исследуемый аналоговый сигнал преобразуется с помощью АЦП в коды, которые далее запоминаются в дискретной памяти, реализуемой с помощью оперативного запоминающего устройства (ОЗУ).
Рисунок 3.6.4 – Обобщенная структурная схема цифрового осциллографа (ЦО)
ОЗУ позволяет запомнить весь массив мгновенных значений U(t), поступающих в виде кодов с АЦП, а также необходимую служебную информацию. Скорость записи в ОЗУ и его емкость оказывают существенное влияние на быстродействие и метрологические характеристики цифрового осциллографа.
Визуальные индикаторы (ВИ), применяемые в ЦО, можно разделить на две группы: ЭЛТ и матричные индикаторные панели (МИП). При использовании ЭЛТ необходимы дополнительные цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), преобразующие коды ОЗУ в напряжение сигнала U(t), поступающее на пластины Y, и напряжение развертки, подаваемое на пластины Х ЭЛТ. При переходе к МИП необходимость в ЦАП отпадает.
Управление работой ЦО осуществляется тактовыми импульсами управляющего устройства (УУ). В АЦП реализуется кодо-импульсный метод преобразования при развертывающем уравновешивании с равномерно-ступенчатым изменением компенсирующего напряжения. Благодаря этому имитируется временная развертка осциллографа.
3.10.3 Осциллографы смешанных сигналов
Высокая частота дискретизации и широкая полоса пропускания цифрового осциллографа позволяет регистрировать и просматривать сигналы с высоким разрешением. Он позволяет отображать и измерять аналоговые характеристики электрических сигналов всех типов. Наличие 2-4 каналов позволяет сопоставить аналоговые и цифровые сигналы и сигналы последовательной передачи данных.
Основная область применения цифрового осциллографа:
- измерение амплитуд и временных параметров и характеристик сигналов;
- измерение тока;
- измерение параметров переходных процессов;
- определение характеристик целостности сигнала.
В метрологической практике для проверки и отладки цифровых схем идеальным прибором является логический анализатор. Логические анализаторы имеют от 34 до сотен и даже тысячи каналов, тогда как осциллограф имеет только 2-4 канала. Логические анализаторы регистрируют сигналы иначе, чем осциллографы. Обычно дискретизация сигнала в осциллографах выполняется с использованием 8-разрядного АЦП для достоверного, детального воспроизведения сигнала на экране осциллографа. А логический анализатор просто сравнивает входной сигнал с заданным пользователем уровнем порогового напряжения. Если сигнал выше порогового уровня, он рассматривается как логическая 1, если ниже – как логический 0. Такие различные подходы к регистрации сигнала приводят к тому, что один и тот же импульс отображается по-разному, как показано на рисунке
Область применения логического анализатора:
- всесторонняя многоканальная проверка работы цифровой системы;
- отслеживание выполнения программ;
- проверка временных характеристик системы;
- тестирование параметров системы;
- исследование быстродействующих запоминающих устройств.
Возможности цифрового осциллографа с функциями логического анализатора совмещают осциллографы смешанных сигналов (MSO – Mixed Signal Oscilloscope), которые имеют дополнительные инструменты, позволяющие проводить декодирование и поиск интересующих событий. Этот осциллограф усовершенствован для анализа различных сигналов посредством интеграции основных функций логического анализатора. Осциллограф смешанных сигналов работает как цифровой осциллограф, но позволяет использовать дополнительно преимущества 16 цифровых каналов. Полностью удовлетворяет запросам по проверке и тестированию новых разработок.
Область применения осциллографа смешанных сигналов:
- разработка и проверка сложных систем;
- системотехника;
- отладка устройств последовательной передачи данных;
- отладка ЦАП и АЦП;
- проектирование и проверка работы микросхем программируемой логики FPGA;
- автомобильная электроника.