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L’approche de l’oscilloscope R&S®RTO
Précision
Certains oscilloscopes de l’entrée de gamme au milieu de gamme,
≤ 1 GHz de bande passante atteignent des hautes vitesses d’acquisition telle que
≤ 50.000 formes d’onde/s à une fréquence maximum de 5 Géch/s ou
≤ 95.000 formes d’onde/s à une fréquence de 2 Géch/s. Jusqu’à présent aucune solution adéquate n’est disponible pour les instruments à plus haute fréquence d’échantillonnage pour la classe
≥ 1 GHz.
4 L’approche de l’oscilloscope R&S
®
RTO
La conception de l’oscilloscope numérique R&S du R&S RTO et ses avantages.
®
RTO vise une période minimum de temps mort en mode d’acquisition standard. La suite présente en détails l’architecture
4.1 L’architecture du RTO: conçu pour un temps mort minimum
Les articles des chapitres 1 et 2 montraient que les causes qui contribuent au temps mort sont le traitement des données et la préparation de l’affichage. Par conséquent l’architecture du RTO se concentre sur l’optimisation des voies de traitement et les taches du contrôleur graphique.
Schéma fonctionnel de l’oscilloscope R&S RTO
ADC
Acquisition
8 bit x 10 Gbps
20x 8 bit, 500 Mbps 160x 500 Mbps
Acquisition
Memory
Digital
Trigger
Processing
4x 8 bit
Display
RTO ASIC
Figure 7: L’architecture de l’oscilloscope RTO réduit au minimum le temps mort
La Figure 7 illustre les voies de traitement de l’oscilloscope R&S RTO qui sont
implémentées dans un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) dédié. Il est crucial pour les oscilloscopes numériques qu’ils écrivent les échantillons depuis le
Convertisseur A/N vers la mémoire d’acquisition en temps réel. La différence entre certains modèles d'oscilloscope est alors liée aux capacités de traitement qui peuvent
être ajoutées à cette voie en temps réel.
Rohde & Schwarz
Application Note 14
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L’approche de l’oscilloscope R&S®RTO
Le bloc d’acquisition du RTO, par exemple, inclut des possibilités automatisées, des filtres DSP et des fonctions mathématiques de combinateur de canal (somme, différence, inverse) dans la voie en temps réel. Le bloc de décimation qui est aussi compris peut même produire jusqu’à trois formes d'onde basées sur différentes opérations de décimation en parallèle (Sample, HighRes, PeakDetect, RMS).
La clé pour maintenir un flux élevé de données est d’utiliser un traitement parallèle massif. Le convertisseur 8 bits à 10 Géch/s du RTO sort 80 Gbits de données qui ont besoin d’être traitées chaque seconde. Dans le bloc d’acquisition ces données sont traitées par 20 voies parallèles.
La voie d’acquisition entre la mémoire d’acquisition et l’affichage se compose de plusieurs voies (jusqu’à quatre). Ainsi, des périodes de temps mort très courtes sont atteintes même avec les options de traitement des formes d’onde actives
(interpolation, math, etc.). Le RTO exécute les principales fonctions de mesure et de traitements des formes d’onde dans son ASIC dédié. A la différence de solutions basées sur du logiciel, aucun accès au CPU relatif au transfert de données n’est exigé.
Avec cette architecture, la voie de traitement après la mémoire d’acquisition est disponible pour atteindre une capacité de transfert de 1/5 de la voie temps réelle face
à la mémoire d’acquisition. Ceci traduit une période d’acquisition active de 20%. Cette manipulation des données est ramenée à 10% dans l’instrument réel en opérant à une fréquence d’échantillonnage maximum de 10 Gsample/s. Cela est très élevé pour un oscilloscope numérique. L’autre solution la plus rapide peut seulement fournir une période d’acquisition active de 0.5% à une fréquence de 10 Gsample/s, en utilisant un mode spécial d’affichage rapide. Pour le RTO aucun tel compromis n’est nécessaire.
D’autres oscilloscopes numériques traitent le signal bien plus lentement avec une acquisition active plutôt inférieure à 0.01%.
De plus, l’oscilloscope RTO inclut un système de déclenchement numérique en temps réel. L’approche traditionnelle est d’utiliser une voie de déclenchement séparée qui est implémentée avec des circuits analogiques. Dans ce cas, les deux voies (acquisition et déclenchement) doivent être parfaitement alignées pour minimiser la variation du déclenchement. Cela demande souvent des techniques de post-traitement pour réduire cet effet de variation à un niveau acceptable. Dans le RTO les voies d’acquisition et de déclenchement sont les mêmes et par conséquent déjà alignées.
Ceci permet simultanément un déclenchement en temps réel, une faible variation du déclenchement et un taux élevé d’acquisition.
La touche finale pour des taux élevés d’acquisition dans un oscilloscope numérique est l’affichage graphique des formes d’onde. L’ASIC du RTO inclut donc également des moteurs graphiques dédiés qui préparent la représentation des pixels accumulés des formes d’onde. Afin de s’adapter au flux élevé de données de l’ASIC, le RTO utilise plusieurs moteurs graphiques avec une approche entrelacée.
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Application Note 15
