Ebook: Поиск аномалий и анализ сигналов в осциллографах LeCroy с помощью функции WaveScan

ЗАО«Прист». -19 с.Современные цифровые осциллографы за последние десятилетия стали мощным инструментом в разработке и проектировании самого широкого круга радиоэлектронных устройств – от устройств силовой электроники до высокоскоростных систем передачи. Постоянно увеличивающаяся скорость и комплексность сигналов в современных цифровых системах требуют
новых методов анализа этих сигналов. В равной пропорции, с развитием электронной элементной базы и разработкой новых технологий, возрастают и задачи стоящие перед современными цифровыми осциллографами. Развитие нано технологий, германиево-кремниевых технологий при разработке полупроводников - все это позволило значительно расширить полосу пропускания цифровых осциллографов. В этой сфере бесспорным лидером является компания LeCroy выпустившая в 2006 году цифровой осциллограф реального времени LeCroy SDA-18000, имеющий полосу пропускания 18 ГГц и частоту дискретизации 60 Гвыб/с и стробоскопический осциллограф WaveExpert c полосой пропускания 100 ГГц. Все большее число пользователей активно использует не только возможности цифрового осциллографа достоверно отображать форму входного сигнала, но его расширенные возможности по измерению параметров сигнала, сбору и анализу информации о входном сигнале, математической обработке информации и многие другие возможности.
Но, все-таки, основной целью применения цифровых осциллографов является наблюдение и анализ формы входного сигнала. Это, в последнее время является одним из направлений развития программного обеспечения цифровых осциллографов, кроме расширения полосы пропускания, увеличения частоты дискретизации и расширения длины внутренней памяти.
Долгое время для анализа формы сигнала и поиска, содержащихся в нем аномалий, использовались возможности схемы синхронизации. В [1] подробно описаны способы использования расширенных режимов синхронизации и специальных режимов развертки по поиску и анализу артефактов, или заданных параметров сигнала. Но такой способ позволяет захватить сигнала с заданными параметрами и увидеть его четко посередине экрана, но этот метод не лишен некоторых недостатков. Во-первых он позволяет захватить сигнал по заданным параметрам схемы синхронизации, но при смене параметров анализа этого же захваченного сигнала, повторный анализ произвести уже невозможно. Во-вторых за время ожидания полезного события, другие события, которые могут представлять интерес для анализа теряются из-за простоя схемы запуска развертки. В-третьих даже расширенные возможности схемы синхронизации имеют достаточно ограниченный набор условий запуска или ограниченный диапазон задаваемых параметров для таких условий. Например, длительность импульса ограничена значением 500 пс, а скорость нарастания сигнала ограничена значением 1 нс. В то время как сами цифровые осциллографы имеют способность отображать гораздо более короткие импульсы или сигналы с гораздо большей скоростью нарастания фронтов. Более широкие возможности по анализу сигналов как в реальном масштабе времени, так уже захваченного и сигнала в длинную память обеспечивают режимы трендов и графиков слежения, построенные по результатам обработки выбранного вида измерения, описанные в [2]. В основе этого типа анализа лежат методы цифровой обработки захваченного осциллографом сигнала и ограничения возникают из-за ограниченности тех или иных алгоритмов измерения амплитудно-временных параметров и максимальной частоты дискретизации конкретного экземпляра цифрового осциллографа. Но и этот способ не является идеальным, поскольку позволяет обеспечить анализ сигнала только на основе временных измерений, плохо применим для амплитудных измерений входного сигнала, не позволяет регистрировать некоторую структуру сигнала, например немонотонности сигналов и ранты, и этот метод сопряжен со значительными временными затратами при анализе.
Разработанный компанией LeCroy режим WaveScan является новым программным инструментом для анализа и поиска артефактов как в «живом» сигнале реального времени, отображаемого на экране осциллографа, так и в сигнале, записанном в длинную память цифрового осциллографа. Базой для режима WaveScan явились принцип сбор информации XStream и вычислительные возможности открытой платформы осциллографов LeCroy, способные записывать в память для последующей обработки большие массивы данных, производить аналитическую обработку этих массивов данных по заданным алгоритмам, включая штатные алгоритмы измерений и выводить информацию на экран осциллографа в видах удобных для наблюдения пользователем. При этом, как уже отмечалось в [1], осциллографы LeCroy регистрируют все результаты измерения буфера данных, полученных за один проход развертки входного сигнала. Это выгодно отличает возможности режима WaveScan от аналогичных режимов конкурентов, построенных на принципах расширенных возможностей схемы синхронизации или обработки внешними программными средствами. Второй основой режима WaveScan, в части вывода на экран результатов анализа сигнала, явился успешный опыт, полученный на основе декодирования шин CAN (где так же необходима регистрация и отображение сигнала по заданным условиям). Некоторые вполне успешные решения, ранее примененные при анализе шин CAN, использованы в режиме WaveScan, а так же при декодировании таких сигналов, как I2C и SPI.