¿Por qué los osciloscopios modernos utilizan el disparo por hardware?

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He estado aprendiendo cómo funcionan los DSO durante los últimos días. Según tengo entendido, los osciloscopios de almacenamiento digital tienen circuitos de disparo, que generalmente consisten en un comparador analógico y un DAC. Un voltaje, correspondiente al nivel de disparo se genera con un DAC y se compara con la amplitud de la señal de entrada. Una vez que la señal de entrada pasa el nivel de umbral, comienza la adquisición.

Mi pregunta real es: ¿por qué no se puede hacer todo esto en software? ¿No sería más fácil adquirir constantemente datos de ADC y almacenarlos en un búfer circular / FIFO y comparar los valores con el nivel de activación dado?

    
pregunta v.m.

1 respuesta

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Hay algunas formas diferentes de activar un alcance y todas tienen varias compensaciones.

Para los ámbitos de gama baja que muestrean lo suficientemente lento como para usar una MCU de algún tipo, esto se puede hacer en software. Pero este tipo de alcance no es realmente algo que consideraría un verdadero alcance, ya sea un "juguete" de gama baja o una unidad de adquisición de datos con poco ancho de banda de algún tipo. Estos ámbitos operan tan lentamente que pueden verificar las condiciones de activación por muestreo, o toman un búfer completo a ciegas y luego lo procesan para ver si contiene un evento de activación. Esto es lo que hacen algunos de los dispositivos USB realmente baratos.

Para cualquier valor superior a unos 10s de MSa / seg, se requiere hardware dedicado para administrar los datos que salen del ADC y almacenarlo en una memoria de muestra de alta velocidad dedicada, ya que las CPU de propósito general no pueden manejar la red de bomberos de datos de manera eficiente. Esto se hace en un FPGA o un ASIC. Dado que los datos ya se han digitalizado, es bastante sencillo agregar algunos circuitos digitales de activación que pueden verificar varias condiciones de activación en el flujo de datos que sale directamente del ADC sin requerir ningún componente adicional. Es posible implementar algunas capacidades de activación bastante complejas de esta manera, posiblemente con múltiples umbrales (para cosas como la activación por ventana). En algunos ámbitos, especialmente en el de señales mixtas, cada canal tiene un comparador que puede usarse para disparar directamente en el borde o para extraer el nivel digital del canal para usarlo con la lógica de decodificación en serie, que a su vez puede generar eventos de disparo basados en la decodificación datos. Esto funciona en la mayoría de las arquitecturas simples que tienen un solo ADC por canal. Este comparador generalmente se implementa en la ruta de datos de ADC, aunque supongo que no tiene que ser así. Otra ventaja de construir un comparador de activador en la ruta de datos digital después del ADC es que hace que la calibración sea más sencilla: no necesita un paso adicional para calibrar el nivel de DAC del activador en comparación con el ADC principal.

Los ámbitos de muy alta calidad utilizan diversas técnicas de intercalado y muestreo en múltiples ADC para obtener tasas de muestreo equivalentes muy altas, y estos métodos pueden requerir mucho procesamiento de la señal para recuperar los datos originales, más de lo que se puede hacer en la realidad. hora. En este caso, no hay lugar en la ruta de la señal para verificar las condiciones de disparo, por lo que se requiere un circuito de disparo dedicado. Vea el alcance de 100 GHz de LeCroy para ver un buen ejemplo de dónde debe tener una ruta de activación separada: la banda de 100 GHz se divide en 3 bandas con diplexores, y cada una se convierte en una conversión descendente y luego se muestrea mediante múltiples ADC intercalados. Luego, una CPU de propósito general reconstruye la señal original como un paso de postprocesamiento después de que se completa la adquisición.

    
respondido por el alex.forencich

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