DPO与示波器技术的发展

摘要：介绍了数字荧光示波器的性能特点、工作原理及其应用，展望了示波器技术的发展趋势。

关键词：仪器仪表 示波器 DPO

1 DPO的特点

　　数字荧光示波器DPO(Digital Phosphor Oscillosco-pes)是Tektronix公司新推出的一种示波器平台，它具有数字存储示波器DSO(Digital Storage Oscilloscopes)的各种传统优点，从数据存储到先进的触发功能，样样俱全。同时，它也具有模拟实时示波器．ART(AnalogReal Time)的明暗显示和实时特性，能以数字形式产生显示效果优于模拟示波器CRT(Cathode Ray Tube)的亮度渐次变化的化学荧光效果。

　　DPO在示波器技术上有了新的突破，能够实时显示、存储和分析复杂信号，利用三维信息(振幅、时间、及多层次辉度，用不同的辉度显示幅度分量出现的频率)充分展现信号的特征，尤其采用的数字荧光技术，通过多层次辉度或彩色能够显示长时间内信号的变化情况。

　　DSO的自动测量和波形存储功能曾令许多工程师惊叹不已，但人们不久就发现DSO在测量具有低频调制的高频信号时，由于其无法克服的混叠失真问题，其谬之千里的显示结果又让人想到ART示波器的好处。

　　DPO不仅具有ART示波器的实时明暗度无混叠显示能力，而且有DSO的自动测量及波形存储功能，在避免二者不足方面，还有很大的改进。主要表现在：

(1)快速波形捕获速率和超强显示能力

　　数字荧光显示技术的应用使DPO能以不同的灰度或色彩同时显示信号的多幅图像。DPO每秒钟可记录200000幅波形，其信号数据比一般的DSO多1000倍，每次可捕获500000幅波形，这种快速波形捕获速率结合高超的显示能力，使DPO具有分析信号任何细节的性能。

(2)连续高速采样能力

　　通常DSO因处理显示数据在显示两幅波形之间有8ms的停滞时间，即使采用了instavu采样技术的DSO这一时间也只能降低到1．7Us，ART示波器在回扫时间内也不能捕捉波形信息，而DPO能始终以最高采样率对几十万幅波形连续采样，克服了其它示波器存在的停滞时间问题。DPO的采样率一般每秒有几个109次，如此高的采样率允许示波器有更大的带宽。

2 DPO的工作原理

　　数字荧光示波器的原理框图如图l所示，核心部件是由专用集成电路(ASIC)构成的DPX波形成像处理器。

　　与DSO一样，输入信号首先经放大和A／D变换后得到信号的采样值，采样值经过DPX波形成像处理器的处理后形成一幅具有500x200像素、包含波形三维信息的完整波形图，在不间断捕获过程的情况下，DPX成像处理器每秒向波形显示存储器发送30幅波形图，在微处理器的控制下，根据显示存储器的内容，在显示屏上得到采集到的波形图。实现“信号数字化-图形化-显示”这样一种波形显示方式。与此同时，微处理器以并行方式执行自动测量及运算功能。

由于DPO的数据采集和显示体系分别独立运行，使得示波器能够在处理显示所需数据的同时，保持最高波形捕获速率，这意味着示波器能不间断地捕捉波形的所有细节。

DPX由数据采集器和称为数字荧光器的动态三维数据库组成。它将光栅化功能(波形图像化)与快速波形捕获速率有机地结合在一起，以500x200整数阵列累积信号信息，阵列中的每一个整数都代表DPO显示中的一个像素，其数值的不同导致显示像点的亮度或色彩不同。随着信号不断地采样，这一阵列也不断得以更新，但与DSO不同，一个显示周期(一幅波形图)完成后，新显示周期的采样值并不冲掉上次显示周期的数据，如果两次采样值具有相同的显示点，则只改变对应阵列点的值，这样多幅波形图就可累积显示。当多幅波形图导致的显示点不同时，阵列中各点的数据就不同，因此波形显示中会出现不同的亮度等级或色彩，重复出现的信号点其显示亮度最高，偶尔出现的其它波形信息会以较低亮度得到显示。