Làm thế nào để máy hiện sóng kỹ thuật số đạt được tỷ lệ mẫu cao như vậy?

Từ góc độ thu thập dữ liệu, làm thế nào đạt được điều này? Nếu tôi muốn triển khai một thiết bị kỹ thuật số tự chế để thu tín hiệu tương tự tần số cao, lựa chọn của tôi là gì? Cho đến nay, tôi chỉ nghĩ ra một số ý tưởng khá vô dụng cho thiết kế!

Sử dụng bộ vi xử lý PIC, tốc độ mẫu A / D trên sê-ri 18f mà tôi tin là hoạt động theo thứ tự 1Mhz với độ chính xác 10 bit nếu tôi đúng (?) Và tôi không thể tưởng tượng được các chip A / D chuyên dụng tốt hơn nhiều, làm thế nào để phạm vi hiện đại đạt được tần số trong GHz?

DSO Rigol 1052E cấp nhập cảnh (loại tôi sở hữu và có khả năng thay đổi phần mềm 100 MHz) sử dụng Thiết bị analog AD9288. Đây là một ADC kênh đôi có đầu ra song song 8 bit và các mẫu với tốc độ 40 hoặc 100 triệu mẫu mỗi giây (tùy thuộc vào tốc độ phân cấp của chip). Mặc dù Rigol là mẫu 1 Gig mỗi giây, vì vậy tôi không chắc liệu chúng có đang ghép kênh này hay chính xác là cung cấp cho chúng gấp 10 lần mẫu của chip đơn.

AD9288 có bộ chuyển đổi loại đường ống bit trên mỗi giai đoạn cho 5 bit MSB và sử dụng đèn flash 3 bit cho 3 LSB cuối cùng. Điều này có ý nghĩa, vì cường độ cao hơn sẽ dễ dàng chuyển đổi nhanh hơn với các đường ống. Khi tốc độ ADC của bạn tăng lên, số lượng bit được lấy mẫu thông qua chuyển đổi flash sẽ tăng lên, như steven đã nói.

Tôi đoán họ sử dụng Flash ADC . Chúng có ưu điểm là chuyển đổi ngay lập tức, trong khi các ADC SA (xấp xỉ liên tiếp) như được sử dụng trong hầu hết các bộ vi điều khiển thực hiện một thuật toán yêu cầu một số bước. Một nhược điểm của Flash ADC là chúng khá nặng về phần cứng (ADC 8 bit có 255 bộ so sánh), nhưng hầu hết các phạm vi không có độ phân giải rất cao. (Phạm vi tương tự thường chính xác 3%, có nghĩa là 5 bit.)

Jodes, bình luận của bạn nói rằng bạn đã có câu trả lời của mình, nhưng có nhiều giải pháp hơn Flash ADC. Hãy xem Lưu ý về Ứng dụng của Agilent, " Các kỹ thuật để đạt được Băng thông dao động lớn hơn 16 GHz ." Tôi đã từng làm việc trong khuôn viên đó (nhưng không yêu cầu phải có kinh nghiệm phạm vi chi tiết). Agilent ở Colorado Springs là trung tâm kiến ​​thức toàn cầu liên quan đến xử lý tín hiệu đa gigahertz. Họ đã làm việc trên một giải pháp 32GHz trong nhiều nămvà chỉ bắt đầu vận chuyển vào năm ngoái. Các đầu dò tích cực và vi điện tử thực hiện xử lý tín hiệu cực kỳ tinh vi. Kiểm tra toàn bộ thư viện tài liệu liên quan đến máy hiện sóng DSO và DSA hiệu suất cao Infiniium 90000 X-Series của Agilent. Google nó - URL là xấu và tôi không chắc họ cung cấp một liên kết vĩnh viễn đến trang thư viện. Bạn cũng có thể muốn xem xét các bằng sáng chế liên quan.

Máy tạo dao động sản xuất quảng cáo với 'tỷ lệ lấy mẫu tương đương'. Đây KHÔNG phải là tỷ lệ lấy mẫu trực tiếp. Đây là tốc độ lấy mẫu được thực hiện bằng cách sử dụng các mẫu của nhiều giai đoạn và lấy mẫu tại thời điểm khác nhau của tín hiệu. Kết hợp những điều này và bạn sẽ có được 'tỷ lệ lấy mẫu tương đương' cao hơn. Vì vậy, nếu bạn có 100MSPS ADC và thực hiện điều này 10 lần (thực sự rất tệ!), Bạn sẽ nhận được 1GSPS.

Điều này là xấu bởi vì nó giả sử tín hiệu của bạn là định kỳ, mà nó không phải lúc nào cũng được.

Điều quan trọng của máy hiện sóng là tốc độ lấy mẫu 'một lần bắn'. Đây cũng là một chức năng mà bạn có khả năng sử dụng (ví dụ như chụp phản hồi bước) hoặc xem xét kỹ dạng sóng không nhảy. Nó đưa ra một dấu hiệu cho thấy phần cứng có khả năng gì, chứ không phải 'đánh bóng' bởi phần mềm. Phần cứng có thể được xen kẽ, tức là sử dụng nhiều ADC tốc độ cao và đặt thời gian cho các tín hiệu 'bắt đầu chuyển đổi' vào đúng thời điểm. Đây cũng là lý do tại sao một số phạm vi sẽ có tỷ lệ mẫu cao hơn trong chế độ kênh đơn so với kênh kép. Sê-ri PIC18 điển hình của bạn chỉ có bộ chuyển đổi ADC 1x, nhưng nhiều kênh (được thực hiện với MUX tương tự).

Ngoài ra, chip ADC chuyên dụng có thể nhanh hơn nhiều . 100MSPS không quá khó để tìm thấy. Hãy xem ở đây, National quảng cáo những thứ này là tốc độ cực cao. Tôi không biết chính xác chúng hoạt động như thế nào, tôi thấy các 3GSPS đã sử dụng xen kẽ nội bộ rồi.

http://www.national.com/en/adc/ultra_high_speed_adc.html

Rigol 1052E như Joe đã đề cập là một ví dụ tuyệt vời về cách làm điều này hiệu quả và rẻ tiền. Nó sử dụng một đống ADC độc lập, tất cả đều có tốc độ lấy mẫu chậm hơn và khiến chúng lệch pha với nhau. Bằng cách này, các mẫu được lấy từ mỗi ADC theo kiểu vòng tròn.

Rõ ràng thời gian của bạn phải cực kỳ chính xác để thực hiện theo cách này và có vẻ như 1025E sử dụng PLD để làm điều đó - và cho rằng cùng một bảng cũng có một FPGA liên quan đến xử lý tín hiệu đến, có vẻ như PLD (ít mạnh hơn nhiều nhưng với định tuyến bên trong dễ dự đoán hơn) đã được thêm vào vì khả năng tạo và xử lý tín hiệu với thời gian rất chính xác.

Chúng xen kẽ nhiều adcs với các đồng hồ hơi lệch pha với nhau, lấy tốc độ mẫu gấp 5 lần của một con chip. Ngoài ra, đối với tín hiệu định kỳ, có một mẹo mà rất nhiều phạm vi hiện đại sử dụng đó là có đồng hồ lấy mẫu lệch pha với tín hiệu được đo, do đó, trên các mẫu liên tiếp, một phần khác của dạng sóng đang được được lấy mẫu, mặc dù trong một chu kỳ khác nhau của dạng sóng đó. Sau đó, sau khi lấy đủ mẫu, họ có thể tái tạo tín hiệu nếu họ có thể xác định tần số cơ bản của dạng sóng được đo (dễ thực hiện hơn nhiều). Có lý?