什么是數(shù)字實時熒輝技術(shù)？其工作原理是什么？

泰戈爾曾經(jīng)說過：“天空沒有翅膀的痕跡，而我已飛過?！?但事實卻并非如此，即便是世界上體型最小的蜂鳥，也逃不過攝像師的相機，秘訣是只要拍攝速度足夠的快。

那么，在面對高速運動和變化的波形時，該如何快速捕捉波形信息，觀察到隱藏的細節(jié)和不易察覺的變化呢？跟隨小編，一起了解RIGOL的數(shù)字實時熒輝技術(shù)。

1、什么是數(shù)字實時熒輝技術(shù)？

數(shù)字實時熒輝技術(shù)，是RIGOL最新研發(fā)的數(shù)據(jù)處理及顯示技術(shù)，并在新推出的DS70000系列高端數(shù)字示波器中得以運用。 在數(shù)字實時熒輝技術(shù)的幫助下，DS70000實現(xiàn)了以下功能：

高達1，000，000 wfms/s的波形捕獲率；

在最高捕獲率的條件下，仍能完成對所有采集數(shù)據(jù)的處理，實時顯示測量結(jié)果；

波形測量結(jié)果能夠體現(xiàn)，在指定時間內(nèi)，波形在屏幕某一位置出現(xiàn)概率。

下面我們以DS70000為例，為大家介紹數(shù)字實時熒輝技術(shù)。

2、數(shù)字實時熒輝技術(shù)的工作原理

在《百萬刷新率，了解一下？》一文中，小編曾經(jīng)介紹過數(shù)字示波器的工作原理。我們將工作時的示波器比喻成一臺高速攝像機，它不斷地重復(fù)著捕獲信號、處理信號，再把信號以波形圖像的形式顯示在屏幕上的過程。在文章中，我們展示了高捕獲率示波器在測量小概率異常信號時的優(yōu)秀表現(xiàn)，并證明了只有降低數(shù)字示波器的死區(qū)時間才能提高波形捕獲率。

但是，死區(qū)時間主要由示波器本身的CPU等硬件性能所決定，是一個十分難以提升的技術(shù)指標。為了降低死區(qū)時間，提升波形刷新率，示波器的研發(fā)工程師們可是想出了不少的方法。

序列顯示模式大家之前可能看到過，國內(nèi)其他廠商也推出過捕獲率高達1，000，000wfms/s的示波器，但細心的工程師可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在捕獲率指標后面有“Sequence模式”的字樣。

若數(shù)據(jù)處理速度有限，在一個捕獲周期內(nèi)，示波器無法一次性對所有捕獲到的輸入波形數(shù)據(jù)進行處理，只來得及處理一段波形數(shù)據(jù)，從而無法完整地實時顯示該段捕獲波形。那么怎么能夠“完整”顯示呢？一些廠商提供了順序模式（Sequence），即分段存儲模式。在該模式下，已處理的波形數(shù)據(jù)暫不顯示，先保存到內(nèi)部存儲器中，等待下一次捕獲時的另一段波形數(shù)據(jù)，直到經(jīng)過多次捕獲周期處理后得到了完整的波形數(shù)據(jù)，才在示波器屏幕上進行顯示。而其實在此模式下，這種“完整波形”還有待商榷，畢竟只有其中一段是當前捕獲周期內(nèi)實時捕獲并顯示出來的，波形的其他部分則是前幾個捕獲周期采集到的波形數(shù)據(jù)，部分實時波形卻被丟失了。

采用Sequence模式的示波器雖然可以提高波形捕獲率指標，但這并不是通常定義下的捕獲率，更像是偷換了捕獲率原有的概念。

實時顯示模式 與Sequence模式的實現(xiàn)方式不同，DS70000示波器采用的是實時顯示的方案。實時顯示模式是指：示波器在每個捕獲周期內(nèi)，完成對捕獲到的所有波形數(shù)據(jù)的處理工作，并將其實時顯示到屏幕上。用戶通過示波器觀測到的波形中的每一個數(shù)據(jù)點都是本周期捕獲的實時數(shù)據(jù)。實時顯示模式的工作過程如下：

只有通過在每一周期內(nèi)的實時采樣、實時處理、實時顯示，才能避免數(shù)據(jù)丟失，實現(xiàn)真正的捕獲率指標，提高測量結(jié)果的準確性。

3、數(shù)字實時熒輝技術(shù)的實現(xiàn)

如前所述，示波器的波形捕獲率是一項難以提升的技術(shù)指標，那么采用了數(shù)字實時熒輝技術(shù)的DS70000系列示波器，是如何實現(xiàn)在高達1，000，000 wfms/s捕獲率的條件下，實時顯示測量波形的呢？ 這就不得不隆重介紹RIGOL工程師潛心十年研發(fā)打造出的UltraVison III硬件平臺。

UltraVison III是RIGOL推出的第三代硬件平臺，它具有如下特點：

具有超高的實時帶寬

采用的QDR2plus吞吐量達到86 Gb/s（隨機讀寫性能）

當前平臺的運算能力達到19.5T（每秒處理點數(shù)）

UltraVison III平臺的卓越性能有效支持了DS70000示波器在每秒捕獲1，000，000次波形的情況下，實時完成所有100萬次波形數(shù)據(jù)的處理，并繪制顯示波形。 04

數(shù)字實時熒輝技術(shù)的優(yōu)勢

高速捕獲波形

在本文的開篇，我們將示波器比喻成一架高速攝像機，那么拍攝速度會對拍攝帶的結(jié)果來怎樣的影響呢？

一直以來，蜂鳥都是攝影師最感興趣的拍攝題材，他們身材嬌小，羽毛艷麗，不但飛行速度驚人，還能夠懸停在花朵旁吸食花蜜，被稱為“轉(zhuǎn)瞬即逝的美”。以前人類不知道蜂鳥是如何做到這些的，直到科學(xué)家使用每秒500幀的高速攝像機（普通手機拍攝視頻不過每秒30幀）拍下蜂鳥的運動影像，再慢速回放，才解開了蜂鳥飛行速度背后的秘密。原來蜂鳥的飛行特質(zhì)源于它超高速頻率震動的翅膀，最高可以每秒振翅100次，這遠超人眼感知的極限。

蜂鳥

和靈動敏捷的蜂鳥相比，我們所觀察的波形不但在更加高速地運動，還可能隱藏著不易察覺的變化。所謂天下武功唯“快”不破，正如科學(xué)家通過高速攝像機揭示蜂鳥的飛行秘密一樣，只有提高示波器捕獲波形的速率，我們才能觀察到更多隱藏在波形信號中的細節(jié)。 而DS70000示波器正是為工程師準備的“高速攝像機”，它具備1，000，000wfms/s捕獲率，高概率捕獲偶發(fā)異常事件，大大提高測量結(jié)果的準確性。

體現(xiàn)波形出現(xiàn)的概率高捕獲率能夠幫助示波器捕捉到小概率發(fā)生的異常事件，但是實時刷新顯示測量結(jié)果可能會讓觀測者錯過這一短暫出現(xiàn)的畫面。只有將采集到的異常波形保持在屏幕上，不讓其消失，才能保證它被觀測到。但如果將所有采集到的波形都保持下來，他們將疊加顯示在屏幕上，過多的歷史信息并不利于我們對特定異常進行有針對性的觀察。DS70000示波器支持的設(shè)置波形保持時間的功能，就可以完美解決這些問題。

DS70000不但能在每個捕獲周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)處理，實時將波形繪制在顯示屏上；還能夠使波形在屏幕上保持指定的時間后再消失。在這種情況下，在指定的波形保持時間內(nèi)，多個捕獲周期繪制的波形就會疊加顯示在屏幕上。波形在某一位置出現(xiàn)的頻率越高，累加的次數(shù)就越多，屏幕上對應(yīng)的像素就會越亮，反之則較暗。和普通的數(shù)字示波器相比，DS70000示波器能通過波形在顯示器上的亮度（色階），體現(xiàn)波形隨時間在某一個位置出現(xiàn)概率的信息，增加了一個維度。

下面我們可以看到DS70000示波器捕獲到小概率異常信號，并將其保持在屏幕上持續(xù)顯示，用戶可通過波形的亮度來判斷異常波形出現(xiàn)的概率。

顯示更多細節(jié)下面看一下DS70000測量波形的顯示效果。首先將水平時基設(shè)置為5ns，存儲深度設(shè)置為1kpts，觸發(fā)釋抑時間為默認值8ns，此時波形刷新率達到最大值1，000，000wfms/s。波形顯示效果如下：

觀察當前測量顯示的波形，我們會發(fā)現(xiàn)波形線條較粗。這正是由于DS70000的高刷新率導(dǎo)致的。示波器高速捕獲波形，并將所有捕獲的波形都顯示在屏幕上，經(jīng)過多次疊加，全面展示了波形的細節(jié)。

如果此時通過調(diào)整觸發(fā)釋抑時間從8ns到100ms，來降低波形刷新率，就會發(fā)現(xiàn)屏幕中顯示波形變細，并喪失了部分的細節(jié)。如下圖所示。

5、總結(jié)

RIGOL自主研發(fā)的DS70000系列高端數(shù)字示波器，依托于高性能的UltraVison III硬件平臺，實現(xiàn)了數(shù)字實時熒輝技術(shù)。不僅能夠在1，000，000wfms/s高捕獲率的條件下實時顯示波形，還能夠通過顯示的輝度體現(xiàn)測量波形在不同位置出現(xiàn)的概率。

除此之外DS70000系列數(shù)字示波器充分發(fā)揮了RIGOL自主設(shè)計的“鳳凰座”示波器專用芯片組卓越性能，實現(xiàn)了國內(nèi)最高的20GSa/s采樣率、5GHz實時帶寬。全新的人機交互設(shè)計也將為您帶來超高品質(zhì)的體驗。

責任編輯：lq6