Wysokie szybkości akwizycji i krótki czas martwy to dwie niezwykłe cechy cyfrowych oscyloskopów Rohde & Schwarz. Ich szybkość i wydajność sprawiają, że są one zdolne do wykrycia nawet najrzadszych przekłamań i tworzenia wiarygodnej statystyki w sposób szybki i niezawodny, nawet w przypadku analizy niezwykle złożonego przebiegu.

Czas martwy – pięta achillesowa cyfrowych oscyloskopów

Użytkownicy analogowych oscyloskopów są przyzwyczajeni do obserwacji niemal wszystkich szczegółów sygnału na ekranie. Poświata luminoforu zapewnia naturalną stabilność obrazu, która pozwala na błyskawiczne wykrycie zaburzeń sygnału. W przeciwieństwie do nich, oscyloskopy cyfrowe potrzebują długiego czasu, aby wyświetlić wszystkie próbki sygnału ze względu na ogromne ilości danych, które muszą zarejestrować i przetworzyć. Okres przetwarzania sprawia, że stają się one chwilowo oślepione i niezdolne do ciągłego pomiaru sygnału, przez co mogą przeoczyć potencjalnie istotne zmiany wskazujące na usterkę w testowanym urządzeniu.

Rys. 1. Czas potrzebny oscyloskopom cyfrowym na przetworzenie znacznej ilości danych przed wyświetleniem przebiegu powoduje powstawanie okresów martwych, podczas których nie mogą one wykryć potencjalnie istotnych zmian w sygnale.

Mając na uwadze ilość danych, które oscyloskopy muszą przetworzyć, nie jest to zaskoczeniem. 8-bitowy przetwornik A/C konwertujący próbki w tempie 10 miliardów na sekundę odbiera dane z prędkością 80Gbit/s, a następnie musi je zachować i przetworzyć, zmierzyć i poddać analizie przed wyświetleniem na ekranie (rys. 1). Nieuchronnie prowadzi to do wystąpienia okresów martwych, pomimo ciągłego postępu i doskonalenia możliwości przetworników w oscyloskopach cyfrowych, takich jak te używane w laboratoriach badawczych.

Rys. 2. Cykl akwizycji oscyloskopu cyfrowego składa się z czasu aktywnej akwizycji i okresu martwego.

Rysunek 2 pokazuje typowy cykl akwizycji przebiegu. Składa się on z okresu aktywnej akwizycji i czasu martwego. Podczas aktywnej akwizycji, oscyloskop pobiera określoną ilość próbek i zapisuje je do swej pamięci. Długość tego okresu zależy od liczby próbek i wybranej częstotliwości próbkowania. Czas martwy –  podczas którego  dane są przetwarzane i wyświetlane – składa się z pewnego stałego okresu i okresu zmiennego. Część zmienna zależy od konkretnych próbek i ilości obliczeń potrzebnych do danego zadania (na przykład interpolacji, operacji matematycznych czy pomiaru i analizy). W ostatnim kroku w okresie martwym, oscyloskop renderuje przebieg w postaci graficznej i wyświetla go na ekranie.
Stosunek aktywnej akwizycji do czasu martwego jest ważną cechą oscyloskopu cyfrowego. Może być zdefiniowany zarówno poprzez procentowy udział czasu martwego, jak i częstotliwość akwizycji.

Dla przykładu, oscyloskopy z aktywnym czasem akwizycji 100ns (1000 próbek przy częstotliwości 10 miliardów/s) będą miały czas martwy na poziomie 10ms (rys.2). To oznacza, że ich całkowity okres akwizycji wyniesie 10,0001ms, zatem 99,999% stanowi czas martwy, a akwizycja odbywa się z częstotliwością 100 przebiegów na sekundę. Ponieważ tak długie okresy martwe są zbyt duże w wielu zastosowaniach, Rohde & Schwarz skonstruowało swój oscyloskop R&S RTO w oparciu o architekturę zaprojektowaną w celu zmniejszenia czasu martwego.

Nasz cel: częsta akwizycja, krótki okres martwy

Jeśli parametry zakłóceń sygnału są znane, użytkownik może sam zdefiniować warunki wyzwalania, aby poprawić dokładność analizy. Jeśli nie są, musi wybrać standardowy sposób wyzwalania (na przykład zbocze) i obserwować sygnał w trybie pamiętania przez dłuższy czas.

Rys. 3. Wysokie tempo akwizycji oznacza, że rzadkie zaburzenia sygnału mogą zostać wykryte wcześniej. Zostały one oznaczone kolorem w trybie pamiętania w celu łatwej identyfikacji.