Техника измерений
Нашли ошибку? Сообщите нам ...Комментировать: Осциллограф с Wave Inspector - удобный анализ осциллограммРаспечатать: Осциллограф с Wave Inspector - удобный анализ осциллограмм

Осциллограф с Wave Inspector - удобный анализ осциллограмм



Оглавление

Введение

На протяжении многих десятилетий осциллограф был необходимым инструментом при ведении исследований и проектировании устройств, обеспечивая неиссякаемый поток нововведений во многих отраслях. Одной из основных характеристик осциллографа является длина памяти - количество точек выборки, преобразуемых осциллографом в цифровую форму и сохраняемых в течение одного цикла регистрации.

Чем больше длина памяти, тем больше время, в течение которого осциллограф может фиксировать сигнал с высоким разрешением по времени (с высокой частотой дискретизации). Первые цифровые осциллографы могли регистрировать и хранить всего 500 точек, что серьезно затрудняло сбор всей необходимой информации об исследуемом событии. Разработчики постоянно сталкивались с проблемой выбора - регистрировать сигнал в течение длительного периода времени с низким разрешением или в течение короткого периода времени с высоким разрешением, тогда как необходимо было выполнить оба условия: зарегистрировать сигнал за длительный период времени с высоким разрешением.

Со временем технология развивалась, и скорость, удобство и стоимость преобразования сигнала в цифровую форму с более высоким разрешением становились более приемлемыми. Однако в то же время возросли скорости тактового сигнала, топология шин эволюционировала через параллельные устройства с более широкими и быстрыми импульсами, а также переход к последовательным шинам, системы в целом стали существенно более сложными. В этих условиях требования разработчиков к приборам с увеличенной длиной памяти и высоким разрешением продолжали расти так же быстро (или даже быстрее), как возможности увеличения продолжительности записи, которыми располагали производители осциллографов. И эта тенденция будет сохраняться. Закон /ура "заставляет" электронику развиваться ускоренными темпами, системы становятся все более сложными, а, следовательно, усложняется их проектирование, производство, устранение неполадок и ремонт в случае поломки. 1ак это отражается на современных осциллографах? Поскольку устройства становятся более быстродействующими и сложными, растут требования к длине памяти, полосе пропускания и частоте дискретизации. Взаимосвязь между этими основными характеристиками не очень сложна.

Чем шире полоса пропускания, тем больше - приблизительно в пять раз - должна быть частота дискретизации для точной регистрации высокочастотных составляющих сигнала. Чем выше частота дискретизации, тем больше точек выборки должно использоваться при регистрации сигнала в заданном временном интервале. Например, для регистрации в течение 2 мс сигнала с частотой 100 /4ц со скоростью дискретизации 5 Гвыб/с требуется записать 10 млн точек. (Разделите 2 мс на интервал дискретизации 200 пс.) даже при более низких частотах существует множество случаев, когда требуется продолжительная запись сигнала. 7ля регистрации всего одного кадра видео в формате NTSC (два поля с интервалом 1/30 с, 100 /выб/с для получения всей информации о яркости) требуется более 3 млн точек (33 мс разделить на 10 нс). 7ля обеспечения подходящего разрешения при регистрации нескольких секунд трафика шины CAN со скоростью передачи данных 1 /9/с с целью диагностирования проблем в электромеханической системе может потребоваться 10 млн точек. 7ля этих и множества других случаев была и остается необходимость использования более продолжительных интервалов регистрации данных с более плотной выборкой.

Анализ данных

Как уже отмечалось выше, длина памяти первых цифровых осциллографов была очень небольшой. При этом просмотреть все зарегистрированные осциллографом данные о сигнале было просто, поскольку они помещались на одном экране. 1огда записи стали более длинными, для просмотра всех данных использовалась прокрутка по горизонтали. Это не представляло больших трудностей, поскольку происходил переход от одного экрана данных к двум, затем к четырем, восьми, двадцати и т. д. Однако с каждым новым поколением осциллографов длина памяти все увеличивалась, и на просмотр всех этих данных требовалось все больше и больше времени. + настоящее время приходится иметь дело с записями длиной в миллионы точек - это тысячи экранов важной информации о сигнале. Представьте себе попытку найти необходимую информацию в Интернете без помощи средства поиска, веб-обозревателя или закладок. Это похоже на поиск иголки в стоге сена. 7о настоящего времени именно с такой проблемой сталкивались пользователи осциллографов с большой длиной памяти. Очевидно, что старые решения уже не помогут.

DPO4000 Series Wave Inspector

Рис. 1. DPO4000 Series Wave Inspector предоставляет специальные элементы управления на передней панели, предназначенные для эффективного анализа осциллограмм.

Wave Inspector

Элементы управления Wave Inspector в осциллографах серии DPO4000 позволяют сделать процесс работы с длинными записями и извлечения из осциллограмм необходимой информации простым и эффективным.

Масштаб и просмотр

В большинстве современных осциллографов, представленных на рынке, в той или иной форме реализована возможность масштабирования. Однако зачастую элементы управления, относящиеся к просмотру осциллограммы в увеличенном масштабе (коэффициент масштабирования и положение), расположены в трудно доступных местах или затерялись среди других элементов управления, расположенных на передней панели. Например, положением окна масштабирования по горизонтали обычно можно управлять с помощью ручки положения по горизонтали, которая расположена на передней панели. После увеличения масштаба интересующего события, если требуется переместить окно масштабирования в другую точку на осциллограмме, обычно требуется повернуть ручку положения по горизонтали бесконечное число раз, чтобы медленно переместить окно в новое положение, или вернуться к исходному масштабу, настроить положение окна масштабирования, а затем повторно увеличить масштаб. Ни один из этих подходов не является ни эффективным, ни интуитивно понятным. Они становятся еще менее эффективными, когда для доступа к основным элементам управления масштабированием требуется просматривать многочисленные вложенные пункты меню.

Wa

ve Inspector предоставляет специальный двухрядный элемент управления "масштаб/просмотра" на передней панели для эффективного просмотра осциллограмм.

Внутренняя ручка предназначена для управления коэффициентом масштабирования. Чем сильнее повернуть ее по часовой стрелке, тем больше будет увеличение. При повороте ручки против часовой стрелки коэффициент масштабирования уменьшается, и в конечном итоге масштабирование выключается.

На рис. 1А представлено исследование шины I2C. Весь записанный сигнал отображается в верхнем окне, а увеличенный фрагмент - в нижнем, более крупном окне. В этом случае масштабирование применялось для просмотра расшифрованных значений адреса и данных для двух пакетов.

ave Inspector предоставляет специальные элементы управления

Рис. 1 A. Wave Inspector предоставляет специальные элементы управления масштабированием и панорамированием, расположенные на передней панели.

Внешнее кольцо используется для перемещения окна масштабирования по осциллограмме, этот элемент управления является чувствительным к силе воздействия (степени поворота). При повороте по часовой стрелке окно масштабирования перемещается по осциллограмме вправо, а при повороте против часовой стрелки - влево. Чем сильнее его повернуть, тем быстрее окно масштабирования перемещается по осциллограмме. На рис. 2 показано, как быстро переходить от одного пакета к следующему, просто повернув элемент управления панорамированием в соответствующем направлении. 7аже при просмотре записи сигнала, состоящей из 10 млн точек, можно быстро перемещать окно лупы из одного конца записи в другой всего за пару секунд, не изменяя коэффициент масштабирования.

Рис. 2. Переход между участками длинной осциллограммы шины I2C.

Воспроизведение и пауза

Часто при отладке устройства причина неполадки неизвестна, поэтому разработчик не знает, на что обращать внимание в полученной осциллограмме. Однако он знает, что проблема содержится в зарегистрированном интервале, и теперь ему требуется просмотреть зарегистрированные данные, чтобы постараться ее обнаружить. В большинстве современных осциллографов для этого требуется повернуть ручку положения по горизонтали бесконечное число раз для поиска подозрительных участков в полученных осциллограммах. Wave Inspector помогает и в решении такой задачи. Можно просто нажать кнопку воспроизведения на передней панели, чтобы окно лупы автоматически перемещалось по осциллограмме. Скорость и направление воспроизведения задаются с помощью интуитивно понятных операций с ручкой панорамирования. Чем сильнее повернуто кольцо панорамирования, тем быстрее перемещается осциллограмма. 9лагодаря этому воспроизведение выполняется без участия пользователя, который может сосредоточиться на том, что действительно важно - на просмотре самой осциллограммы. В примере с шиной I2C (рис. 2) можно настроить воспроизведение осциллограммы во время просмотра расшифрованных значений адреса и данных для отслеживания работы шины. 1огда интересующее событие обнаружено, для того чтобы осциллограмма остановилась, достаточно повторно нажать кнопку "воспроизведение/пауза".

Воспроизведения осциллограммы

Рис. 2А. Специальные элементы управления на передней панели для автоматического воспроизведения осциллограммы. Воспроизведение/пауза

Метки

В процессе поиска источника неполадки может быть найдено множество областей осциллограммы, которые требуют дальнейшего исследования или отражают какие-то процессы в тестируемом устройстве и могут использоваться в качестве опорных точек при последующем анализе. Предположим, требуется измерить временные параметры, связанные с запаздыванием между моментом, когда водитель нажимает переключатель, предназначенный для открывания окна со стороны пассажира, на панели, расположенной на водительской двери, и моментом, когда окно действительно начинает открываться. Первое событие, которое потребуется найти, - нажатие переключателя. Следующее важное событие - когда модуль CAN на двери водителя отправляет команду модулю CAN на двери пассажира. Последним важным событием может быть включение моторчика на двери, расположенной со стороны пассажира, и начало движения окна. Не правда ли было бы удобно отметить эти события на осциллограмме, чтобы быстро переходить от одного важного участка к другому для измерения временных параметров? При использовании осциллографа серии DPO4000 это возможно.

В

примере, представленном на рис. 3, через канал 1 передается выходной сигнал переключателя, расположенного на двери водителя, через канал 2 - сигнал с шины CAN, а через канал 3 - сигнал моторчика на двери пассажира.

Специальные элементы управления

Рис. 2Б. Специальные элементы управления на передней панели для установки и сброса меток и перехода между ними. Установить/сбросить метки

Размещение меток на осциллограмме

Рис. 3. Размещение меток на осциллограмме для измерения времени запаздывания для шины CAN.

Осциллограф настроен для синхронизации по интересующему пакету, указаны соответствующие идентификатор и данные. ­атем мы использовали расположенную на передней панели кнопку "Установить/сбросить метку" для того, чтобы отметить каждое интересующее событие на осциллограмме. Эти пользовательские метки отображаются в виде закрашенных белых треугольников, расположенных вдоль верхнего края верхнего и нижнего окон. Нарастающий фронт в канале 1 отражает нажатие переключателя.

Событие синхронизации - отправка команды модулем CAN на водительской двери, начало движения окна - переходный процесс в канале 3. Используя кнопки "Предыдущая" и "Следующая" на передней панели, можно мгновенно переходить от одной метки к другой, чтобы поместить курсоры для быстрого и удобного измерения времени запаздывания. На рис. 3 мы видим, что суммарное время, прошедшее от нажатия переключателя до начала движения окна, составляет 58,8 мс, что вполне допустимо.

Дата публикации: 23.01.2007

Оглавление


Мнения читателей
  • Василий / 12.12.2016 - 22:52
    хорошая познавательная статья

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному вышематериалу:








 



RadioRadar.net - datasheet, service manuals, схемы, электроника, компоненты, semiconductor,САПР, CAD, electronics