ลักษณะและหลักการทำงานของออสซิลโลสโคปแบบเรืองแสงแบบดิจิตอล

ลักษณะและหลักการทำงานของออสซิลโลสโคปแบบเรืองแสงแบบดิจิตอล

อ.ส.ค. ได้สร้างความก้าวหน้าครั้งใหม่ในเทคโนโลยีออสซิลโลสโคป สามารถแสดง จัดเก็บ และวิเคราะห์สัญญาณที่ซับซ้อนแบบเรียลไทม์ และใช้ข้อมูลสามมิติ (แอมพลิจูด อุณหภูมิชั่วคราว และความสว่างหลายระดับเพื่อแสดงความถี่ของส่วนประกอบแอมพลิจูดที่มีความสว่างต่างกัน) เพื่อแสดงสัญญาณได้เต็มที่ คุณสมบัติโดยเฉพาะการใช้เทคโนโลยีเรืองแสงแบบดิจิตอลสามารถแสดงประวัติการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณในระยะเวลาอันยาวนานผ่านความสว่างหรือสีหลายระดับ

ฟังก์ชันการวัดอัตโนมัติและการจัดเก็บรูปคลื่นของ DSO ครั้งหนึ่งเคยทำให้วิศวกรหลายคนประหลาดใจ แต่ไม่นานก็พบว่าเมื่อ DSO วัดสัญญาณความถี่สูงด้วยการมอดูเลตความถี่ต่ำ ผลลัพธ์ในการแสดงผลไม่สอดคล้องกันเนื่องจากปัญหาการบิดเบือนนามแฝงที่ผ่านไม่ได้ สิ่งนี้ทำให้ฉันนึกถึงประโยชน์ของออสซิลโลสโคป ART

DPO ไม่เพียงแต่มีความสว่างแบบเรียลไทม์และความสามารถในการแสดงผลแบบไร้นามแฝงของออสซิลโลสโคป ART เท่านั้น แต่ยังมีฟังก์ชันการวัดอัตโนมัติและการจัดเก็บรูปคลื่นของ DSO อีกด้วย มีการปรับปรุงอย่างมากในการหลีกเลี่ยงข้อบกพร่องของทั้งสองอย่าง ส่วนใหญ่ปรากฏใน:

(1) อัตราการจับรูปคลื่นที่รวดเร็วและความสามารถในการแสดงผลแบบซุปเปอร์
การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการแสดงผลฟลูออเรสเซนต์แบบดิจิตอลทำให้ DPO สามารถแสดงภาพสัญญาณหลายภาพพร้อมกันในระดับสีเทาหรือสีที่แตกต่างกันได้ DPO สามารถบันทึกรูปคลื่นได้ 200,000 รูปแบบต่อวินาที และข้อมูลสัญญาณนั้นมากกว่า DSO ทั่วไปถึง 1,000 เท่า สามารถจับรูปคลื่นได้ครั้งละ 500,000 รูปแบบ อัตราการจับภาพคลื่นที่รวดเร็วนี้รวมกับความสามารถในการแสดงผลที่ยอดเยี่ยมทำให้ DPO สามารถวิเคราะห์รายละเอียดใดๆ ของสัญญาณได้ -

(2) ความสามารถในการสุ่มตัวอย่างความเร็วสูงอย่างต่อเนื่อง
โดยปกติ DSO จะมีเวลาตาย 8 มิลลิวินาทีในการแสดงรูปคลื่นสองรูปเนื่องจากการประมวลผลข้อมูลการแสดงผล แม้แต่ DSO ที่ใช้เทคโนโลยีการเก็บตัวอย่าง instavuTM ก็สามารถลดเวลานี้เหลือเพียง 1.7μs เท่านั้น ออสซิลโลสโคป ART ไม่สามารถเก็บข้อมูลรูปคลื่นในช่วงเวลาย้อนรอยได้ DPO สามารถสุ่มตัวอย่างรูปคลื่นนับแสนอย่างต่อเนื่องด้วยอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงสุด แก้ปัญหาความซบเซาที่มีอยู่ในออสซิลโลสโคปอื่นๆ โดยทั่วไปอัตราการสุ่มตัวอย่างของ DPO จะอยู่ที่ 109 ครั้งต่อวินาที อัตราการสุ่มตัวอย่างที่สูงเช่นนี้ทำให้ออสซิลโลสโคปมีแบนด์วิธที่มากขึ้น

หลักการทำงาน
แผนผังบล็อกไดอะแกรมของออสซิลโลสโคปแบบเรืองแสงดิจิทัลแสดงในรูปที่ 1 ส่วนประกอบหลักคือตัวประมวลผลภาพคลื่น DPX ซึ่งประกอบด้วยวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC)

เช่นเดียวกับ DSO สัญญาณอินพุตจะถูกขยายก่อนและแปลง A/D เพื่อให้ได้ค่าสุ่มตัวอย่างของสัญญาณ ค่าตัวอย่างจะถูกประมวลผลโดยโปรเซสเซอร์สร้างภาพรูปคลื่น DPX เพื่อสร้างแผนภาพรูปคลื่นของอุปกรณ์การไหลที่สมบูรณ์ด้วย 500*200 พิกเซล และมีข้อมูลรูปคลื่นสามมิติ ในกรณีที่กระบวนการจับภาพไม่หยุดชะงัก ตัวประมวลผลภาพ DPX จะส่งรูปคลื่น 30 รูปต่อวินาทีไปยังหน่วยความจำที่แสดงรูปคลื่น ภายใต้การควบคุมของไมโครโปรเซสเซอร์ รูปคลื่นที่รวบรวมไว้จะได้รับบนหน้าจอแสดงผลตามเนื้อหาของหน่วยความจำจอแสดงผล - ตระหนักถึงวิธีการแสดงรูปคลื่น เช่น "การแปลงสัญญาณเป็นดิจิทัล → กราฟิก → การแสดงผล" ในเวลาเดียวกัน ไมโครโปรเซสเซอร์จะทำหน้าที่วัดและคำนวณอัตโนมัติแบบขนาน

เนื่องจากระบบรับและแสดงผลข้อมูลของ DPO ทำงานแยกจากกัน ออสซิลโลสโคปจึงสามารถประมวลผลข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการแสดงผลในขณะที่ยังคงอัตราการจับรูปคลื่นสูงสุด ซึ่งหมายความว่าออสซิลโลสโคปสามารถจับรายละเอียดทั้งหมดของรูปคลื่นได้โดยไม่หยุดชะงัก

DPX ประกอบด้วยตัวรวบรวมข้อมูลและฐานข้อมูลสามมิติแบบไดนามิกที่เรียกว่าฟอสเฟอร์ดิจิทัล โดยจะรวมการแรสเตอร์ไรเซชัน (การถ่ายภาพรูปคลื่น) และอัตราการจับรูปคลื่นที่รวดเร็วเพื่อสะสมข้อมูลสัญญาณในอาร์เรย์จำนวนเต็ม 500*200 จำนวนเต็มแต่ละตัวในอาร์เรย์แสดงถึงพิกเซลในจอแสดงผล DPO ค่าที่แตกต่างกันนำไปสู่ความสว่างหรือสีของพิกเซลจอแสดงผลที่แตกต่างกัน เนื่องจากสัญญาณถูกสุ่มตัวอย่างอย่างต่อเนื่อง อาร์เรย์นี้จึงได้รับการอัปเดตอยู่ตลอดเวลา แต่ไม่เหมือนกับ DSO หลังจากรอบการแสดงผล (รูปคลื่น) เสร็จสิ้น ค่าสุ่มตัวอย่างของรอบการแสดงผลใหม่จะไม่ล้างข้อมูลของรอบการแสดงผลครั้งล่าสุด หากโรงงานเก็บตัวอย่างทั้งสองแห่งมีจุดแสดงผลที่เหมือนกัน เฉพาะหน้าที่ของจุดอาร์เรย์ที่สอดคล้องกันเท่านั้นที่จะมีการเปลี่ยนแปลง ด้วยวิธีนี้สามารถแสดงรูปคลื่นหลายรูปแบบสะสมได้ เมื่อจุดแสดงผลที่เกิดจากรูปคลื่นหลายรูปแบบแตกต่างกัน ข้อมูลของแต่ละจุดในอาเรย์จะแตกต่างกัน ดังนั้นความสว่างของการแสดงรูปคลื่นจึงสูงที่สุด และข้อมูลรูปคลื่นอื่นๆ ที่ปรากฏเป็นครั้งคราวจะแสดงด้วยความสว่างที่ต่ำกว่า

DPO สุ่มตัวอย่างอย่างต่อเนื่องที่อัตราสูงสุดในระหว่างการดำเนินการ และใช้ช่วงเวลาขั้นต่ำระหว่างตัวอย่างเพื่อสร้างรูปคลื่นทีละรายการ เช่นเดียวกับออสซิลโลสโคป ART (เนื่องจาก DPO ใช้ฐานข้อมูลสามมิติเชิงลึกเพื่อบันทึกข้อมูลระดับสีเทา ข้อมูลรูปคลื่นในอดีตจึงทำได้ ไม่สูญเสีย) สามารถสังเกตการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณในระยะเวลาอันยาวนานได้