Алгоритми на самплиране при осцилоскопите BOSA
Тех инфо | 23 юли 2021
Тук ще се опитаме да дадем яснота на някои въпроси, свързани с алгоритмите на самплиране, използвани в цифровите осцилоскопи и в частност, в нашия автомобилен осцилоскоп BOSA. И така, какво е самплиране в реално време (Real-time sampling, RTS) и какво е самплиране в еквивалентно време (Equivalent-time sampling, ETS)? С развитието на съвременните цифрови запомнящи осцилоскопи (Digital Storage Oscilloscope, DSO) възниква и нуждата от запознаване с някои техни специфични възможности и режими на работа, непознати в епохата на чисто аналоговите осцилоскопи.
Самплиране в реално време
Когато използвания в осцилоскопа аналогово-цифров преобразувател (АЦП) е достатъчно бърз и точките от измерването са на кратки интервали една от друга, наблюдаваният сигнал може да бъде реконструиран с достатъчна точност, наведнъж и то само за едно тригерно събитие. По този начин осцилограмата от екрана и измерваният сигнал ще съответстват реално на един и същи момент във времето. В този случай говорим за самплиране в реално време (Real-Time Sampling). Предимството на този алгоритъм е възможността да наблюдаваме коректно непериодични сигнали и единични импулси както в автоматичен, така и в единичен (или чакащ) режим на синхронизация. Максималната честота на самплиране в реално време при осцилоскопите BOSA е 2 MS/s за всеки отделен вход. Разбира се, трябва да споменем и факта, че измерването на високочестотни сигнали в реално време винаги изискава много бърз хардуер, а това води до усложняване и оскъпяване на осцилоскопа като цяло.
Но какво да правим в случая, когато максималната честота на самплиране в реално време не е достатъчна за да съберем необходимия брой точки и да възстановим сигнала пълноценно, както е показано на следващата фигура.
Повече за работата на осцилоскопите BOSA може да научите от ръководството за експлоатация.
Самплиране в еквивалентно време
В случай, че максималната скорост на аналогово-цифровия преобразувател не е достатъчна, за да измерим сигнала в подробности и наведнъж, то тогава можем да използваме т. нар. самплиране в еквивалентно време (Equivalent-Time Sampling). Ако сигналът е периодичен, можем да направим няколко последователни измервания, като всеки път започваме събирането на поредната порция точки от леко изместен момент във времето спрямо тригерното събитие. На фигурата по-долу е показано примерно реконструиране на формата на сигнала от шест поредни цикъла на измерване, като първият цикъл стартира в момента на възникване на тригерното събитие. Всеки следващ цикъл е отместен спрямо предишния с една шеста част от интервала на самплиране в реално време. Така описаният процес е еквивалентен на самплиране с честота шест пъти по-висока от максималната. Оттук и названието самплиране в еквивалентно време. След обработката на събраните поредици от точки, формата на сигнала може да бъде възстановена с необходимото качество.
Важно е да се отбележи, че за да работи правилно описания процес е необходимо измерваният сигнал да е строго периодичен. В противен случай, след реконструкцията получената осцилограма няма да представя точно истинската форма на сигнала и неговите вариации във времето. Това обяснява и факта, че когато осцилоскопът работи в режим на еквивалентно самплиране, единичната (или чакаща) синхронизация няма смисъл.
От нашата библиотека можете да научите повече за съвременната автомобилна диагностика. Запознайте се и с различните видове цифрови интерфейси използвани в осцилоскопите за коли.
Автомобилният диагностичен осцилоскоп BOSA прилага измерване в еквивалентно време за времевите обхвати от 1 µs до 100 µs включително, като максималната честота на самплиране достига 70 MS/s. Този режим позволява детайлно разглеждане на периодични сигнали с високи честоти, каквито са например цифровите пакети предавани по CAN шината за данни. И докато формата на отделните фронтове може да бъде видяна с големи подробности и оттам да се направи диагностика на нивата на сигнала и на работата на хардуера като цяло, то конкретното съдържание на предаваните пакети невинаги може да бъде възпроизведено точно, поради описаните по-горе специфики на този режим на измерване.
Поточно самплиране
Осцилоскопите BOSA предлагат още един важен режим на измерване, наречен Поточен (Stream). За него е характерно ненакъсано във времето предаване на данните към персоналния компютър, което е важно при наблюдаването на спорадични сигнали или единични импулси. Повече за този тежим можете да прочетете на страницата с описание на вътрешната архитектура на автомобилните осцилоскопи BOSA.
Нучете повече за възможностите, работните режими и настройките за измерване при автомобилния диагностичен софтуер StudioBOSA. Обадете ни се на нашата страница с контакти, ако имате допълнителни въпроси.