Архитектурной основой семейства осциллографов Rigol DHO900 является гибридная система сбора и обработки данных, сочетающая выделенный аналоговый тракт для каждого канала и высокопроизводительную цифровую систему обработки сигналов (DSP) на базе FPGA. Ключевым элементом аналоговой части является входной каскад с программируемым усилителем/ослабителем, обеспечивающий динамический диапазон при высоких скоростях нарастания сигнала. Полоса пропускания, определяемая характеристиками этого тракта и последующего АЦП, реализована в нескольких вариантах: 70 МГц, 100 МГц, 200 МГц, 350 МГц, 500 МГц и 800 МГц. Важно отметить, что полоса гарантируется не только на синусоидальных сигналах, но и при работе с быстрыми импульсными фронтами, что характеризуется минимальным временем нарастания (rise time), обычно не превышающим 0.4375/полосу пропускания (в наносекундах).
Следующим критически важным узлом является аналого-цифровой преобразователь. В DHO900 применяется 12-битный АЦП с частотой дискретизации до 2.5 Гвыб/с в режиме реального времени (single-shot) на каждый активный канал. Использование 12-битного разрешения вместо распространенного 8-битного существенно улучшает эффективное число разрядов (ENOB) и динамический диапазон, что напрямую снижает уровень шума квантования и позволяет более точно отображать малые сигналы и мелкие детали формы волны на фоне постоянной составляющей. Глубина памяти захвата является параметрически настраиваемой и достигает 500 млн точек на канал в максимальной конфигурации. Глубокая память позволяет сохранять высокую частоту дискретизации на длительных временных интервалах захвата, что исключает потерю деталей сигнала при наблюдении за медленнотекущими процессами или при анализе длинных последовательностей данных.
Система запуска (триггера) в DHO900 реализует аппаратно-ускоренные алгоритмы с низкой временной задержкой (jitter). Помимо базовых режимов (уровень, фронт, наклон), поддерживаются расширенные виды запуска: по длительности импульса (pulse width), по времени установления/удержания (setup/hold), по оконному компаратору, по шаблону (pattern) для логических каналов, а также протокольные триггеры для шин I2C, SPI, UART, CAN, LIN, RS-232, FlexRay и других. Особенностью является режим сегментированной памяти (Sequence Mode), при котором осциллограф сохраняет в память только активные участки сигнала вокруг моментов срабатывания триггера, что при максимальной скорости позволяет захватывать до 1 000 000 сегментов. Это крайне эффективно для анализа редких и быстропротекающих событий.
Пользовательский интерфейс построен вокруг емкостного сенсорного ЖК-дисплея с диагональю 10.1 дюйма и разрешением 1024×600 пикселей. Управление осуществляется как через сенсорный ввод, так и посредством физических энкодеров и кнопок. Программная платформа обеспечивает скорость обновления графики до 60 кадров в секунду и скорость обновления форм сигналов (waveform update rate) до 1 000 000 waveforms/с в режиме UltraAcquire. Такая высокая скорость обновления критически важна для визуального обнаружения случайных и скрытых аномалий сигнала (глитчей, выбросов).
Встроенный анализатор спектра функционирует на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье (БПФ). Пользователю доступен выбор оконных функций (прямоугольное, Ханна, Хэмминга, Блэкмана-Харриса и др.), регулировка центральной частоты и span, управление параметрами отображения (масштаб по амплитуде — линейный/логарифмический). Математический аппарат включает в себя арифметические операции над каналами (сложение, вычитание, умножение, деление), вычисление интегралов, производных, а также расширенные функции в виде пользовательских формул с поддержкой до 8 операционных слоев.
Протокольные декодеры работают в автоматическом или ручном режиме задания параметров шины (скорость, полярность, порядок битов). Результаты декодирования отображаются в виде таблицы с временными метками и могут быть экспортированы в форматы CSV или TXT. Для синхронного анализа аналоговых параметров сигнала и его цифрового содержимого реализована функция Zoom & Trace, позволяющая связать участок осциллограммы с конкретной частью декодированного пакета данных.
Генератор произвольных форм сигналов (AWG), если он активирован опционально или входит в комплектацию, является полноценным двухканальным источником с частотой до 50 МГц и разрешением 14 бит. Он формирует стандартные формы сигналов (синусоида, меандр, пилообразный, треугольный, шум, DC), а также позволяет загружать пользовательские последовательности из файлов. Важной интеграционной особенностью является возможность использования выходного сигнала AWG в качестве источника синхронизации для самого осциллографа или внешних устройств.
Система измерения и анализа предлагает более 40 параметров автоматических измерений (амплитудные, временные, частотные), которые могут производиться одновременно и статистически обрабатываться с выводом гистограмм. Функция маскирования (Mask Testing) позволяет создать шаблон-маску на основе эталонного сигнала и в автоматическом режиме проводить тестирование на соответствие этому шаблону с подсчетом количества нарушений.
С точки зрения межмашинного взаимодействия, DHO900 поддерживает интерфейсы USB Host, USB Device, LAN (с поддержкой протоколов LXI-Core и SCPI), HDMI для вывода видео и триггерный вход/выход BNC. Управление может осуществляться через проприетарное ПО UltraStation или стандартными средствами удаленного управления по SCPI-командам. Форматы данных для экспорта включают в себя растровые изображения (PNG, BMP), векторную графику (SVG), данные осциллограмм (CSV, BIN) и полные настройки прибора (SETUP).
Питание осуществляется от встроенного источника, соответствующий блок питания обладает универсальным входным диапазоном. Конструктивно прибор выполнен в металлическом корпусе с пассивной или активной (в зависимости от конфигурации) системой охлаждения. Габаритные размеры и масса оптимизированы для настольного применения в условиях лаборатории или производственного участка.
Первоисточники информации:
