1. 摘要

　　從數字家電到汽車，通過處理器和軟件來實現完美功能的嵌入式系統正被廣泛應用于各行各業。即使從系統輸入或輸出的信號是通過傳感器或語音轉換器等的模擬信號，處理器處理的是經A/D轉換的數字信號。為調試此類系統，越來越多的行業需要解析數字信號并確認相關動作。

　　為滿足這種需求，橫河公司開發了DLM2000系列混合信號示波器，它緊湊、輕便、外形美觀——293mm(高) ×226mm(寬) × 193mm(深)、4.5kg，（如圖1），同時還繼承了以往DL1000系列的外觀。DLM2000系列標配8-bit邏輯輸入，具備先進的波形顯示性能與波形分析功能。

　　產品名稱DLM2000表示在客戶熟悉的DL系列基礎上增加了混合模擬/數字系統分析(混合信號示波器)，即“M”代表的意義。

本文引用地址：http://www.j9360.com/article/201706/349450.htm 　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖 1 DLM2000
　　2. 概述

　　DLM2000系列數字示波器的基本特點有：頻率帶寬最高達500MHz、最大采樣率達2.5GS/s、存儲深度最高達125Mpts。

　　DLM2000的特有功能之一是，可以將模擬輸入通道中的一個通道(CH4)切換為8-bit邏輯輸入并顯示信號。因此，該系列既可用于傳統的4通道模擬輸入，也可用作混合信號示波器(由3個模擬通道和1個8-bit邏輯輸入通道組成)；4個模擬通道和8-bit邏輯輸入的組合可以作為觸發源使用。

　　在開發此系列產品的同時，橫河公司也開發了ScopeCORETM引擎(如圖2)。此引擎集以下功能于一身：1)信號處理(可以從A/D轉換數據生成顯示數據，運算各種波形和參數，執行其他功能)；2)觸發檢測。因此，DLM與以往型號相比，體積減少了25%，功耗降低了15%。

　　ScopeCORETM引擎基于專用架構對信號進行處理，它提供了高波形采集速率、改進的數據處理能力和波形顯示性能。這使DLM2000混合信號示波器擁有顯示灰度級，就象一臺便攜式模擬示波器。

　　　　　　　　　　　　　　 圖 2 ScopeCORETM芯片
　　3. 特有功能

　　 標準配備邏輯輸入的混合信號示波器

　　對于數字家電或汽車控制等行業的嵌入式系統，“數字控制+模擬波形觀測”的要求越來越多。現有4通道模擬示波器的測量通道太少，難以處理某些工程的需要。例如，連接內部設備控制至SPI總線(3線或4線)并觀測電機驅動的模擬信號；或觀測汽車引擎控制單元(ECU)中數字控制信號和內部模擬信號之間的時序。

　　DLM2000系列標準配備了8-bit邏輯輸入，可以全力支持模擬/數字混合系統。
通過ScopeCORETM引擎，模擬與邏輯輸入的切換在數據采集部分進行。由于獲得的邏輯數據保存在模擬通道4的區域內，數據的流動與模擬數據沒有區別(但是會對邏輯數據的顯示進行專門的處理)，因此，即使打開邏輯顯示也可以保持高波形采集速率，確保不錯過罕見事件(如圖3)。

　　同樣，邏輯波形的演示也與模擬波形的顯示（疊加顯示）沒有區別，因此，可以直觀地觀察到模擬信號和邏輯信號之間的時序關系。

　　圖4描述了如何生成邏輯顯示數據。硬件部分是專為復合顯示設計的：通過檢測每比特的H/L產生上限/下限數據，并采用與模擬信號一樣的方式在垂直線區域進行差值。

　　　　　　　　　　　　　圖3 邏輯輸入時的累積波形



　　　　　　　　　　　　　　 　　　圖4

　　由于所有模擬和邏輯輸入都被連接到觸發電路，無論如何切換模擬/邏輯顯示，所有觸發組合都可以實現。在組合觸發中，所有通道(包括邏輯)和比特之間的觸發延遲均小于2ns。 圖5是ScopeCORETMTM引擎的結構圖。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　圖5

　　另外，通過邏輯功能使用新開發的邏輯探頭(701989) *可以設置每比特的閾值。這樣，就可以在邏輯輸入中觀測有著不同電平的I2C和SPI總線接口。
*邏輯探頭(701989)另售。

　　亮度等級和歷史功能

　　對系統設計進行調試時，確認罕見現象并在很短的時間內弄清電路的運行條件是非常重要的。為了增加捕捉罕見現象的機會，對工程師來說最重要的就是提高數據處理性能，如增加每秒的采樣數量，在大量的采樣數據中基于盡可能多的信息生成圖像。

　　通過歷史存儲功能，DLM2000系列擁有了更快的波形采集速率。歷史存儲功能是保證橫河產品在競爭中脫穎而出的特有功能，此功能可以追溯分析過去采集到的波形。

　　通過ScopeCORETM引擎，波形采集并不與顯示周期(60Hz)同步。在原始數據處理部分，波形數據將被采集n次，然后保存至歷史存儲器中，這都不與顯示周期同步。產生顯示數據的部分通過提取歷史數據的n屏像素并累積所有重疊采樣點生成數據。累積的頻率信息將被轉換成亮度，并發送到顯示內存中。圖6顯示了發送顯示數據信息的同時數據采集的執行過程。


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖6

　　通過重復這些處理過程，波形采集速率可以高達20000屏/秒，并可以用不同的亮度等級進行顯示(如圖7)。
　　以下表格體現了存儲長度和最大波形采集速率之間的關系。
　　

　　存儲長度為1.25Kpts時，可以累積20000屏的歷史數據，同時波形可以被識別，此功能非常強大，因為之后可以對數據進行分析，。

　　　　　　　　　　　　　　 7 亮度等級顯示

　　此外，歷史功能的時間標記信息也得到了加強。以前，保留在歷史內存中的采集波形的時間標記精度是10ms。這就意味著對于以N單次序列采集到的那些波形來說，歷史內存中很多屏的時間標記都是相同的。而現在，可以50ns的分辨率顯示時間標記，此分辨率與采樣率成正比(如圖8)。

　　　　　　　　　　　　 　　　圖8 歷史時間標記屏幕

　　提高歷史功能的時間標記精度后，時間標記可用于觀測與發動機RPM(每分鐘轉數)相關的點火脈沖波形。將點火脈沖設為觸發條件并累積歷史波形，可以推算出發動機的RPM—觸發間隔(歷史時間標記間隔)短表示RPM高；觸發間隔長表示RPM低。
　　支持長存儲

　　為了讓系統總線速度更快，觀測電源波動并執行嵌入式系統的其他任務時，工程師們需要在保持高采樣率的情況下長時間觀測波形。工程師們越來越多地需要在高速采樣下連續、長時間采集波形，以評估通信波形的質量(噪聲、轉換時間等)，比如汽車電子產品，因為此時需要確認快速的變化以及無法預測的現象。

　　橫河DLM2000系列的連續采集存儲長度已經達到12.5Mpts。這就意味著DLM2000可以在時間長度為5秒的波形采集中，以2.5MS/s的采樣率( 5倍于比特率)觀測500Kbps的CAN(汽車局域網)信號波形(如圖9)。

　　　　　　　圖9 12.5Mpts的CAN波形(5秒內)和縮放窗口

　　此外，采集時間范圍可達500s/div，可以采集長達5000秒的波形，以觀測象電源電壓這樣的長期變化的信號。

　　在單次采集模式下，最大存儲深度是125 Mpts。觀測信號運行的細節時，必須以與信號變化相對應的采樣率對波形進行采樣。按照公式“采樣率=存儲長度/波形采集時間”，設置相同的波形采集時間后，更長的存儲深度可以較高的采樣率觀測波形。

　　通過ScopeCORETM引擎，可以暢通無阻地分析長存儲數據。單憑主要波形的某些特性很難從大量的數據中得到所需的信息。DLM配備了搜索引擎，它可以設置與觸發相類似的條件從采集波形中搜索到想要的數據。

　　在縮放區域內可以縮放檢測到的數據，縮放因子可以設為比T/div更高的分辨率，這樣就可以在高分辨率下查看感興趣的波形。

　　4.總結

　　DLM2000系列是一款中端(500MHz頻率帶寬、最大采樣率達2.5GS/s)的混合信號示波器。此系列標準配備了8-bit邏輯輸入，無論是否打開邏輯顯示，都具有更快的波形采集速率和數據處理能力。此系列還可以直觀地顯示各種現象——以亮度對應重疊的采樣點，這些采樣點被轉換成色彩并在XGA分辨率的廣視角LCD上顯示出來。

　　DLM2000系列混合信號示波器以其輕便小巧的外形和超強的波形處理能力，可充分提高工作效率，尤其在調試數字控制的嵌入式系統時更顯卓越。