Принципы обработки в DSO, Цифровая часть Опции

[InvisibleFed]

Здравствуйте. Делаю девайсину, так, хобби. Вот возникли сомнения в двух вопросах. Точнее сомнения и незнания.

1. Как реально происходит синхронизация в DSO. Т. е., например есть некий буфер с пачкой сэмплов, есть значение уровня срабатывания триггера, имеется окно отображения. В этом окне отображения есть такой параметр как положение (т. е. положение точки срабатывания триггера в пределах окна, по горизонтали). Буфер имеет конечную длину. Как правильно заполнять буфер (по срабатыванию триггера или постоянно?)? И как в таком случае учесть положение точки срабатываиня триггера синхронизации при отображении в окне? И вообще, общий принцип.
2. И отсюда, собственно второй вопрос. Об организации буфера сэмплов: циклический или двойной (в одну часть пишем новые сэмплы, вторую часть в это время отрисовываем)? Что предпочтительней и что реально используется? В случае циклического буфера интересен также алгоритм извлечения сэмплов для отрисовки.

[InvisibleFed]

Первый пост Syberian мне более менее понятен, хотя он действительно не дает ответа на мой вопрос (тут я солидарен с slog).

Непрерывно поступающие "в никуда" выборки сигнала проходят через две/три дополнительные ячейки задержки на один такт. Значения в них сравниваются на предмет "пересечения" установленного порога срабатывания синхро.
Если в первой было меньше уровня, во второй/третьей - больше, и задан положительный фронт, выдается синхроимпульс.

Ну, собственно, это первое что приходит в голову для синхронизации по фронтам, все ясно и понятно.

По поводу буфера экрана. Для плавности отображения, функции "стоп-кадр" с увеличением и прочих наворотов, используется oversampling - фактически, высота очередного отсчета на экране при обновлении берется через N отсчетов в памяти. При использовании "zoom" число N просто уменьшается.

Вот здесь мне не все ясно. Что означает "...высота очередного отсчета на экране при обновлении берется через N отсчетов в памяти"? Работая с Теками, я заметил, что отображение сигнала на экране происходит с некоторым накоплением (само по себе, это слово должно разъеснить тот бред который я пишу ниже). По крайней мере, создалось такое впечатление. Что я имею ввиду. На экране осцилла постоянно присутствую, скажем, пять отображений сигнала. Четыре - те что отрисовывались ранее, и пятое - то что только что нарисовалось. Причем при отрисовки нового "свежего" сигнала из обновенного буфера, с экрана удаляется самая "старая" версия сигнала. И так далее, по очереди. Если мое предположение верно, то буфер экрана в теках имеет N одинаковых по размеру областей, содержащих историю N версий наблюдаемого сигнала.

Забудьте о "сдвигании" всего массива выборок вперед или назад, кольцевых буфернях и проч требухе! В "правильных" DSO заполнение только инкрементом в Static memory. Далее - с нуля, ага

Это почему, и что значит "правильных" (с примерами =))?

На данный момент позиция и предложение slog и Ledmaster мне более понятны, что-ли. Если я правильно понял идею Syberian, то мне видится очень неоптимальное использование памяти скопа. Фактически, в своем предпоследнем посте, Syberian предложил использовать бОльший буфер (на вскидку - он должен быть в 2 раза больше), сымплы из которого отнюдь не все отображаются на экране. Т.е. реально, будет оттображаться только половина всего буфера, а вторая половина служит лишь для того чтобы гарантировано отобразить сигнал до триггера (не потерять его). Такой варинт (или похожий) приходил мне в голову, но был быстро отвергнут всилу неоптимальности и неказистости...

[slog]

Работая с Теками, я заметил, что отображение сигнала на экране происходит с некоторым накоплением По крайней мере, создалось такое впечатление. Что я имею ввиду. На экране осцилла постоянно присутствую, скажем, пять отображений сигнала. Четыре - те что отрисовывались ранее, и пятое - то что только что нарисовалось. Причем при отрисовки нового "свежего" сигнала из обновенного буфера, с экрана удаляется самая "старая" версия сигнала. И так далее, по очереди. Если мое предположение верно, то буфер экрана в теках имеет N одинаковых по размеру областей, содержащих историю N версий наблюдаемого сигнала.

А может это последствия Тековской технологии? У них в дешевых скопах память на ПЗС. И вроде как должен быть какой-то аналог обычной ЭЛТрубки, которая проецирует картинку на ПЗС матрицу. ПЗС - вещь инерционная, и с неё сигнал считывает уже медленный АЦП. А так чтоб на экране было сразу несколько проходов луча, да с разной яркостью, как в аналоговом скопе, - это мечта всех дешевых DSO. "Цифровой фосфор" начинается с нескольких тыщ $$.
И вообще, записать данные в буфер дело не хитрое. Самое интересное потом. Чтобы иметь возможность растянуть интересный участок сигнала на экране, надо иметь буфер гораздо длиннее экрана, и надо уметь натягивать короткий экран на длинный буфер. Просто выкинуть лишние выборки это не правильный вариант. И наоборот, короткий буфер растягивать на длинный экран, добавляя отсутствующие точки с помощью апроксимации. И делать это надо очень быстро, бысрее чем юзер успеет выматериться по поводу тормознутости скопа. Минимум 20 раз в сек.

[ReAl]

А может это последствия Тековской технологии? У них в дешевых скопах память на ПЗС. И вроде как должен быть какой-то аналог обычной ЭЛТрубки, которая проецирует картинку на ПЗС матрицу. ПЗС - вещь инерционная, и с неё сигнал считывает уже медленный АЦП.

Кто проецирует? Куда проецирует?
ПЗС (Прибор с Зарядовой Связью) aka ППЗ (Прибор с Переносом Заряда) - это не технология приёма "картинки", а "дискретно-аналоговая" технология работы с сигналом в виде зарядовых пакетов. По этой технологии могут быть сделаны регистры считывания сигнала с массива фотодиодов (так устроены, например, ПЗС-матрицы и линейки Sony), порождённые светом заряды могут накапливаться прямо в этих аналоговых сдвиговых регистрах (full-frame CCD), но с тем же успехом корпус может быть непрозрачным а зарядовые пакеты в сдвиговые регистры могут вноситься электрическим способом, таким образом можно получить аналоговый сдвиговый регистр (см, например, микросхему 528БР1) и даже заодно в них могут быть организованы фильтры. В цветных телевизорах такие линии задержки радостно задерживают аналоговый сигнал на строку.
Меняя скорость тактирования можно менять время задержки, построить ревербератор.
Записывая аналоговый сигнал в ПЗС-регистр на высокой скорости и считывая на низкой можно учинить "лупу времени".
Но никакие "картинки" при этом никуда не проецируются.

[khach]

Кто проецирует? Куда проецирует?
ПЗС (Прибор с Зарядовой Связью) aka ППЗ (Прибор с Переносом Заряда) - это не технология
<skip>
Но никакие "картинки" при этом никуда не проецируются.

Проецируется, но не у тесктроникса. Есть устройства с субпикосекундным разрешением, называются streak camera. Но у них не электрический, а оптический вход. В последних версиях электронный луч рисует по поверхности ПЗС (технология DEB- direct electron bombardment ). Выпускает в основном Хамамацу. Хотя был и скоп с подобным устройством- высоковольтная трубка с мелким экрнаом в качестве люминофора имела DEB CCD. Но это было давно, и имело малое время жизни- портилися пиксели CCD. Короче технология в массы непошла. Но 10 ГГц для непериодического сигнала получалось легко.
А текстроникс сделал аналоговый сдвиговый регистр на ПЗС, где зарядовые пакеты записывались коммутатором на всю боковую сторону матрицы с последующим сдвигом столбцов, а вычитывались по одной ячейке обычным АЦП.
Но в современных скопах это все неприменяется - стоит 4-8 АЦП в интерливе (фазовый сдвиг клока и рассчитанные задержки сигнала на входах АЦП)
По поводу обработки сигнала- кольцевой буфер с запоминанием адреса момента триггера и вторым счетчиком на остановку сбора данных когда "голова" приблизится к "хвосту" на заданное расстояние (загружен длиной "хвоста", начинает счиатать в момент триггера, при достижении нуля останавливает сбор данных). Так проще организовывать счетчик адресов и заранее переключать страницы динамического ОЗУ при сборе данных.
Момент триггера обычно определяют аналоговым триггером (асинхронным относительно клока АЦП) и с помощью временного интерполятора (TDC) определяют задержку между моментом триггера и ближайшим клоком АЦП. Это позволяет сделать эквивалентную выборку у повторяющихся сигналов до десятков гигасемплов (определяется разрешающей способностью интерполятора, джиттером тактового генератора и компаратора).

[ReAl]

Проецируется, но не у тесктроникса.
...
Но 10 ГГц для непериодического сигнала получалось легко.

Ну в фоторегистрирующих гробах заменить приёмник на ПЗС даже логично, но это речь о совершенно другом классе приборов.

А текстроникс сделал аналоговый сдвиговый регистр на ПЗС

О чём я и толкую.
Причём для длины регистра в несколько тысяч отсчётов не нужно даже матрицу делать, линейного регистра хватит. Более того, если они для сотни тысяч отсчётов сделали "матричную" организацию сдвигового регистра, то как они побороли неизбежные задержки на перелив строки, строки просто не могут двигаться так быстро, как одиночные пикселы в линейном регистре ввода в матрицу/вывода из неё (просто за счёт в сотни-тысячи раз большей ёмкости). Впрочем, никто не мешает два буфера поставить и интерливом работать.

Т. е. я представляю что такое эквивалентная частота дискретизации (выборка со сдвигом для повторяющихся сигналов, позволяющая "уточнить" форму сигнала, имея несколько сдвинутых по фазе выборок повторяющегося сигнала), но не знаю как это можно реализовать.

А оно само реализовывается за счёт асинхронности такта осциллографа и входного сигнала. А дальше в каждой записи нужно измерить и запомнить на какой доле периода такта сработал независимый аналоговый компаратор синхронизации, о чём khach и сказал.
Как это измерить - ну как вариант в момент сработки аналогового компаратора начать заряд какой-то ёмкости заданным током а в момент следующего фронта такта АЦП остановить заряд. Померив напряжение на конденсаторе можно вычислить задержку такта АЦП от момента сработки аналоговго компаратора.



...... ага, дошло зачем матрица и куда девать неизбежные остановки регистра на перелив содержимого в матричную секцию - один регистр/одна строка матрицы это один набор данных? Потом набор переносится в матрицу, ожидается следующий момент синхронизации и в регистре накапливается следующий набор?
При большом желании в один из столбцов матрицы можно даже писать значение, снятое с конденсатора определения задержки такта от момента синхронизации.
Любопытно.