利用DS6000波形錄制功能加速調試

摘要：現代數字示波器技術突飛猛進，數量眾多的產品為用戶提供了廣闊的選擇空間。RIGOL DS6000系列示波器不僅性能強大，而且擁有豐富的測量測試功能，其中最具代表性的創新功能就是實時波形錄制及回放功能、在實時波形錄制及回放功能的幫助下，工程師能夠迅速捕獲和分析所需的信號波形，讓調試過程變得得心應手。

關鍵詞：示波器；DS6000；波形錄制；RIGOL

背景

得益于數字技術和集成電路技術的高速發展，數字示波器憑借其強大的測試能力、穩定的性能和更快捷的數據處理方式在科研生產中得到了越來越廣泛的應用。通過示波器觀察電路關鍵節點的信號波形可以直觀地檢查線路工作是否正常，從而驗證設計是否恰當，這對提高設計或產品的可靠性極有幫助。對信號波形的正確分析判斷不僅依賴于示波器的性能，還取決于工程師的測試方法和經驗。然而在某些情況下，由于受到測試條件或環境的影響，測試方法會變得非常有限，此時測試儀器性能的重要性就會凸現出來。隨著示波器技術的不斷發展，現代數字示波器不僅能夠保證帶寬、采樣率、存儲深度等基本指標的優越性能，還能夠提供多種便捷的創新功能，從而極大地提高工程師的工作效率，加速調試進度。

RIGOL DS6000系列示波器擁有5GSa／s采樣率、最高IGHz帶寬以及高達140M采樣點的存儲深度，其波形刷新率最高可以達到每秒18萬幀以上。深存儲使得用戶可以在很長的時間范圍內觀察到足夠多的波形細節，而高刷新率可以保證示波器捕捉到概率極低的偶發異常事件，從而為用戶的調試驗證提供有力的支持。然而，只要是對數字存儲示波器原理有一定了解的讀者都會明白，存儲深度和刷新率是一組相互制約的關系。一般而言，在死區時間一定的條件下，存儲深度越深則波形采集時間越長、從而導致波形刷新率越低：反過來波形刷新率越高則要求波形采集時間越短，因此存儲深度也就越小。DS6000系列示波器利用UltraVision提供的實時波形錄制及回放技術，為用戶提供了同時利用深存儲和高刷新率兩方面技術優勢的測試平臺，帶來了全新的測量體驗。

波形錄制功能

DS6000系列示波器的實時波形錄制及回放功能建立在UltraVision高效的內存管理機制基礎上。該機制將示波器內存平均劃分為若干個部分。每個部分稱之為一幀，而且每一幀的大小能夠根據用戶選擇的時基以及其他條件自適應地變化。當DS60D0運行時，UltraVision會將采集到的波形依次在內存中循環往復地保存下來。在任何時候用戶都可以通過數據分析導航旋WaveFinder回溯內存中的歷史波形。可回溯波形的數量最大可達到18萬幀。得益于UltraVision的強大性能，波形錄制功能并不會對波形刷新率產生影響。

DS6000系列示波器開放了存儲深度的不同設置可供用戶選擇，可選項包括自動、14K、140K、1.4M、14M、140M共6檔(單通道)。自動是將存儲深度交由UltraVision智能管理，它會根據用戶選擇的時基，通過特定的算法綜合考慮采樣率和波形刷新率等因素條件計算得到存儲深度，以保證用戶得到最佳的系統性能。而對于14K等5檔固定存儲深度選擇是開放給有經驗的示波器使用者以靈活地適應不同的應用場合。需要注意的是，存儲深度模式會顯著地影響波形錄制功能中每一幀的大小，進而決定了可錄制的最大幀數。

在實時波形錄制及回放的基礎上，D$6000示波器還提供了多種針對已錄制波形的分析功能，包括利用Pass／Fail模板分析、基于測量結果的分析等等。通過對分析條件的適當設置能夠幫助用戶迅速從海量錄制波形中搜索得到異常波形，并且可以使用WaveFinder旋鈕在波形幀之間任意切換，以幫助用戶進行對比分析。使用波形錄制及回放功能分析異常信號

如圖1所示是一個帶有偶發異常信號的方波信號，由于異常信號的發生概率很低，因此通過波形保持功能將其穩定顯示出來。

發現異常波形后的首要任務通常就是想辦法將其穩定觸發，一般而言可以通過修改觸發條件和觸發模式等來達到這個目的。如圖1所示的信號可以考慮使用脈寬觸發，并將觸發條件設置為正脈寬小于100ns，此時能夠對異常信號進行穩定觸發，如圖2所示。

由圖2可以看出，雖然異常波形能夠被穩定地觸發，但是因此被過濾的信息非常多，比如異常信號與正常信號之間的位置關系、占空比關系以及異常信號出現的頻率等等。為了更好地觀察異常信號，我們使用實時波形錄制及回放對信號進行連續采集，并結合波形分析功能從錄制的波形中搜索錯誤波形。搜索結果如圖3所示。

如圖3所示，這里使用了波形分析中的模板分析模塊，從分析結果可以看出在18萬幀波形中總共有2幀錯誤波形。通過功能豐富的菜單，用戶可以迅速地在錯誤幀之間切換，也能很方面地查看錯誤幀前后的波形數據，從而對信號進行一個全面的評估和分析。

在多數情況下，偶發異常信號的捕獲和分析可能會很復雜，并且對工程師的經驗和水平有較高的要求。利用D$6000的實時波形錄制及回放功能，同時結合其提供的波形分析功能，不僅能夠幫助工程師輕而易舉地捕捉到足夠多的電路異常信號，而且簡化了對波形的分析工作。這樣就能夠將工程師從漫長的搜索和發現問題的工作中解放出來、更加專注于對問題根源的分析并加以解決，從而極大地提高工作效率，加速調試進度。

總結

實時波形錄制及回放功能的強大性能、便捷操作為用戶帶來了全新的測量體驗，也讓RIGOL DS6000系列示波器從眾多競爭對手中脫穎而出、成為工程師手中不可或缺的調試利器。