RIGOL | 3分钟玩转数字实时荧辉技术
2021-06-15 来源： YIQIFUWU宜器服务网
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泰戈尔曾经说过:"天空没有翅膀的痕迹，而我已飞过。" 但事实却并非如此，即便是世界上体型最小的蜂鸟，也逃不过摄像师的相机，秘诀是只要拍摄速度足够的快。
那么，在面对高速运动和变化的波形时，该如何快速捕捉波形信息，观察到隐藏的细节和不易察觉的变化呢？跟随小编，一起了解RIGOL的数字实时荧辉技术。
数字实时荧辉技术是RIGOL开发的最新数据处理和显示技术，已应用于新推出的DS70000系列高端数字示波器。借助数字实时荧辉技术，DS70000实现了以下功能:
- 高达1,000,000 wfms/s的波形捕获率；
- 在捕获率最高的情况下，仍然可以处理所有收集到的数据，并且可以实时显示测量结果;
- 波形测量结果可以反映波形在规定时间内出现在屏幕上某个位置的概率。
下面我们以DS70000为例，为大家介绍数字实时荧辉技术。
我们把工作示波器比作高速摄像机，它不断重复捕捉信号、处理信号、以波形图像的形式在屏幕上显示信号的过程。在本文中，我们展示了高捕获速率示波器在测量小概率异常信号时的优异性能，并证明只有减少数字示波器的死区时间才能提高波形捕获速率。
然而，死区时间主要由示波器本身的CPU等硬件性能决定，这是一个很难提高的技术指标。为了减少死区时间并提高波形刷新率，示波器研发工程师提出了许多方法。
你可能见过其他国内制造商也介绍示波器捕获率高达1,000,000wfms/s，但细心的工程师可能已发现，捕获速率指示器后面标有单词 “Sequence模式”字样。
如果数据处理速度有限，示波器无法在一个捕获周期内一次处理所有捕获的输入波形数据，并且只有时间处理一段波形数据，因此，捕获的波形无法完全实时显示。那么如何 “完整”显示它呢？一些供应商提供顺序模式 (Sequence)，即分段存储模式。在此模式下，处理后的波形数据暂时不显示。首先将其保存到内部存储器，然后等待下次捕获另一个波形数据，在经过几个捕获周期后获得完整的波形数据之前，完整的波形数据不会显示在示波器屏幕上。实际上，在这种模式下，这种 “完整波形” 仍有待讨论。毕竟，在当前捕获周期中，只有其中一个被实时捕获和显示，波形的另一部分是在前一个捕获周期中收集的波形数据，但是一些实时波形丢失了。。
虽然示波器采用Sequence模式可以提高波形捕获率指标，但这不是正常定义的捕获速率，它更像是改变捕获速率的原始概念。
与Sequence模式的实现方法不同，DS70000示波器采用实时显示方案。实时显示模式意味着示波器处理每个捕获周期中所有捕获的波形数据，并将其实时显示在屏幕上。用户通过示波器观察到的波形中的每个数据点都是在此周期中捕获的实时数据。实时显示模式的工作方式如下:
只有通过每个周期的实时采样、实时处理和实时显示，才能避免数据丢失，实现真实捕获率指标，并且可以提高测量结果的准确性。
如前所述，示波器的波形捕获率是一个难以提高的技术指标。那么DS70000系列示波器如何利用数字实时荧辉技术实现高达捕获速率为1,000,000 wfms/s的条件下，如何实时显示测量的波形？这就不得不隆重介绍RIGOL工程师潜心十年研发打造出的UltraVison III硬件平台。
UltraVison III是RIGOL推出的第三代硬件平台，它具有如下特点：
- 采用的QDR2plus吞吐量达到86 Gb/s（随机读写性能）
UltraVison III平台的卓越性能有效地支持DS70000示波器实时处理所有100万个波形数据，并在每秒捕获1,000,000次波形时绘制和显示波形。
在本文的开头，我们将示波器与高速相机进行了比较，那么拍摄速度将如何影响拍摄带的结果？
长期以来，蜂鸟一直是摄影师最有趣的拍摄主题。它们娇小，有华丽的羽毛。它们不仅以惊人的速度飞翔，还能盘旋在花朵旁边吸收花蜜，这被称为 “转瞬即逝的美”。过去，直到科学家使用每秒500帧的高速相机 (普通手机每秒只有30帧) 拍摄蜂鸟的运动图像，人类才知道蜂鸟是如何做到这一点的慢慢地回放它们，直到那时它才解开了蜂鸟飞行速度背后的秘密。事实证明，蜂鸟的飞行特性源于其翅膀以超高速频率摇动，每秒可以摆动翅膀100次，这远远超出了人类感知的极限。
蜂鸟
与灵动敏捷的蜂鸟相比，观察到的波形不仅以更高的速度移动，而且可能隐藏难以察觉的变化。所谓天下武功唯“快”不破，就像科学家通过高速摄像机揭示蜂鸟的飞行秘密一样，只是为了提高示波器捕捉波形的速度，只有这样，我们才能观察到隐藏在波形信号中的更多细节。DS70000示波器是为工程师准备的“高速摄像机”。它捕获率1,000,000wfms/s高概率捕获意外异常事件，大大提高测量结果的准确性。 高捕获率可以帮助示波器以较小的概率捕获异常事件，但是实时刷新测量结果可能会使观察者错过这张短期图片。只有将收集到的异常波形保留在屏幕上，不让其消失，才能观察到。但是，如果保持所有收集的波形，它们将叠加在屏幕上。过多的历史信息不利于有针对性地观察特定的异常情况。DS70000示波器支持的设置波形保留时间的功能可以完美地解决这些问题。
DS70000不仅可以在每个捕获周期内完成数据处理，还可以在显示屏上实时绘制波形。它还可以使波形在屏幕上停留指定时间后消失。在这种情况下，由多个捕获周期绘制的波形将在指定的波形保留时间内叠加并显示在屏幕上。在某个位置出现的波形频率越高，波形累积的次数就越多，屏幕上相应的像素就会越亮，否则就会越暗。与普通数字示波器相比，DS70000示波器可以通过显示器上波形的亮度 (色阶) 来反映波形随时间出现在某一位置的概率，增加了一个维度。
下面我们可以看到DS70000示波器捕获到小概率异常信号，并将其保持在屏幕上持续显示，用户可通过波形的亮度来判断异常波形出现的概率。
下面看一下DS70000测量波形的显示效果。首先将水平时基设置为5ns，存储深度设置为1kpts，触发释抑时间为默认值8ns，此时波形刷新率达到最大值1,000,000wfms/s。波形显示效果如下：
观察电流测量显示的波形，我们会发现波形线较粗。这是由于DS70000的高刷新率导致。示波器高速捕获波形，并在屏幕上显示所有捕获的波形。重复叠加后，波形的细节将完全显示。
如果通过将触发抑制时间从8ns调整到100ms来降低波形的刷新率，则会发现屏幕上显示的波形变薄并且丢失了一些细节。如下图所示。
RIGOL自主研发DS70000系列高端数字示波器，依托高性能UltraVison III硬件平台，实现数字实时荧辉技术。不仅可以波形实时显示条件下捕获率为1,000,000wfms/s，而且，测量的波形出现在不同位置的概率也可以通过显示的亮度来反映。
此外，DS70000系列数字示波器充分发挥了RIGOL自主设计的“凤凰座”专用示波器芯片组性能卓越，实现了中国最高的20GSa/s采样率和5GHz实时带宽。全新的人机交互设计也将为您带来超高品质的体验。
