Dao động ký thời gian thực so với dao động ký lấy mẫu: Sự khác biệt là gì?

Tất cả các dao động ký hiện đại đều được phân loại là dao động ký lưu trữ kỹ thuật số (DSO), chúng lấy mẫu, lưu trữ và hiển thị tín hiệu kỹ thuật số cho người dùng – nhưng kỹ thuật để thực hiện điều này có thể khác nhau giữa các loại dao động ký.

Hai loại riêng biệt mà bạn có thể đã nghe nói đến là dao động ký thời gian thực và dao động ký lấy mẫu, mỗi loại đều có những ưu điểm cho các ứng dụng cụ thể. Việc hiểu sự khác biệt giữa hai loại thiết bị này có thể giúp xác định loại nào phù hợp với trường hợp sử dụng của bạn.

Hãy cùng HIOKIJP.VN tìm hiểu qua bài viết dưới đây !

Tên Gọi Tương Tự, Phương Pháp Khác Nhau

Đầu tiên, hãy làm rõ một số thuật ngữ đã phát triển qua nhiều năm để mô tả các thiết bị này:

Một dao động ký thời gian thực:

như tên gọi của nó, số hóa đầu vào theo thời gian thực bằng cách lấy mẫu đủ nhanh để ghi lại và hiển thị chính xác tín hiệu đến. Mỗi điểm dữ liệu trên màn hình đã được lấy mẫu trực tiếp sau điểm trước đó. Những thiết bị này đôi khi được gọi là dao động ký chụp ảnh đơn dựa trên khả năng ghi lại tín hiệu liên tục chỉ với một lần thu thập. Đây là loại dao động ký phổ biến nhất trên thị trường.

Một dao động ký lấy mẫu:

Trình phân tích truyền thông kỹ thuật số (DCA) sử dụng một phương pháp khác để lấy mẫu và hiển thị tín hiệu, số hóa một giá trị duy nhất cho mỗi lần kích hoạt trong suốt nhiều lần quét trải dài trên một khoảng thời gian. Điều này được thực hiện bằng cách thêm một độ trễ nhỏ, cố định ở mỗi lần lặp, dẫn đến một biệt danh tương tự khác: dao động ký lấy mẫu thời gian tương đương. Nhưng cả hai tên đều có thể gây nhầm lẫn: tất cả các dao động ký kỹ thuật số đều sử dụng lấy mẫu theo cách này hay cách khác, và một số dao động ký thời gian thực có thể bao gồm một chế độ gọi là “lấy mẫu thời gian tương đương ngẫu nhiên”.

Dưới đây là một ví dụ để giúp hiểu sự khác biệt giữa hai loại dao động ký này. Giả sử chúng ta muốn ghi lại sự quay của một bánh xe đạp, ghi lại toàn bộ vòng quay của bánh xe với các bước một độ. Một cách tiếp cận là sử dụng máy quay video với tốc độ khung hình rất cao – đủ nhanh để ghi lại 360 hình ảnh trong khoảng thời gian của một vòng quay. Sử dụng phương pháp này, bạn có thể ghi lại tất cả các vị trí góc độc đáo sau khi thấy bánh xe quay một lần.

Ngoài ra, giả sử thay vì máy quay video, bạn có một máy ảnh chỉ có thể chụp một bức ảnh tại một thời điểm. Tuy nhiên, máy ảnh này có thể được lập trình để chụp ảnh sau một khoảng thời gian rất cụ thể sau khi nhận được tín hiệu. Giả sử có một tín hiệu được cung cấp cho máy ảnh mỗi khi bánh xe ở vị trí 0°, bạn có thể lập trình máy ảnh để chụp ảnh ở vị trí 1°. Trong lần quay tiếp theo, bạn có thể chụp ảnh ở vị trí 2°, rồi 3° và cứ thế. Sau khi chụp 360 ảnh, chúng có thể được sắp xếp lại với nhau để tạo ra hình ảnh động của toàn bộ vòng quay.

Trong ví dụ này, máy quay video giống như một dao động ký thời gian thực và máy ảnh chụp ảnh đơn giống như một dao động ký lấy mẫu. Một tín hiệu lặp lại nhất quán – như một bánh xe quay – là thứ mà dao động ký lấy mẫu được tạo ra. Một tín hiệu không lặp lại – như một bánh xe thay đổi tốc độ hoặc hướng một cách ngẫu nhiên – là nơi mà dao động ký thời gian thực sẽ cần thiết.

Việc ghi lại chuyển động của một bánh xe đạp quay tương tự như việc ghi lại hình dạng của một tín hiệu lặp lại.

Việc ghi lại hình ảnh động đầy đủ có thể được thực hiện theo thời gian thực bằng máy quay video trong một vòng quay hoặc ghép lại từ nhiều ảnh đơn lẻ được chụp trong nhiều vòng quay.

Một Số Khác Biệt Chính Giữa Dao Động Ký Thời Gian Thực Và Dao Động Ký Lấy Mẫu Là Gì?

Xem hình dạng sóng:

Một dao động ký thời gian thực sử dụng một đồng hồ lấy mẫu bên trong độc lập và nhanh hơn tín hiệu mà nó đang ghi lại, mang lại khả năng mạnh mẽ để đánh giá chính tín hiệu đầu vào để xác định khi nào bắt đầu thu thập dữ liệu. Điều này cung cấp nhiều tính linh hoạt hơn trong việc gỡ lỗi vì tín hiệu kích hoạt có thể dựa trên các tiêu chí tùy ý như mức điện áp hoặc một mẫu. Điều này cũng cho phép thu thập các mẫu trước khi kích hoạt, cung cấp thông tin chi tiết về hành vi cả trước và sau một sự kiện không thường xuyên.

Một dao động ký thời gian thực tái tạo hình dạng sóng bằng đồng hồ lấy mẫu nội bộ của nó.

Một dao động ký thời gian thực sử dụng đồng hồ lấy mẫu bên trong và lưu trữ dữ liệu được lấy mẫu trước và sau tín hiệu kích hoạt.

Dao động ký lấy mẫu thực hiện lấy mẫu đồng bộ với dữ liệu và yêu cầu tín hiệu đồng hồ rõ ràng hoặc được phục hồi. Đồng hồ rõ ràng được cung cấp cùng với và riêng biệt với tín hiệu dữ liệu (chẳng hạn như tín hiệu SCL trên bus I2C). Ngoài ra, tín hiệu đồng hồ có thể được lấy từ chính tín hiệu dữ liệu thông qua một quá trình gọi là phục hồi đồng hồ, được thực hiện bởi một thiết bị riêng biệt hoặc bởi một hệ thống con trong dao động ký lấy mẫu.

Để ghi lại hình dạng sóng, dao động ký lấy mẫu cần một mẫu lặp lại vì việc thu thập dữ liệu được thực hiện trong nhiều lần quét. Một tín hiệu kích hoạt mẫu được lấy từ tín hiệu đồng hồ cung cấp một điểm kích hoạt sau đó một mẫu được lấy. Sau mỗi lần kích hoạt mẫu, một mẫu mới được lấy tại một điểm mẫu hơi xa hơn so với lần kích hoạt mẫu với mỗi lần lặp. Sau đó, dao động ký lấy mẫu tái tạo hình dạng sóng bằng các mẫu đã thu thập.

Một tín hiệu PRBS được ghi lại và tái tạo bằng tín hiệu kích hoạt mẫu.

Một hình dạng sóng lặp lại có thể được xem trên dao động ký lấy mẫu bằng cách thực hiện nhiều lần quét và tăng dần độ trễ thời gian tại đó một mẫu được lấy.

Tạo biểu đồ mắt:

Biểu đồ mắt là một công cụ quan trọng để đánh giá tính toàn vẹn tín hiệu của các bus điện và quang tốc độ cao. Một dao động ký thời gian thực có thể tạo ra các biểu đồ mắt gọi là “biểu đồ mắt thời gian thực” thông qua một quy trình nhiều bước:

1. Dao động ký lấy mẫu một bản ghi đủ dài để ghi lại nhiều trường hợp của mọi chuyển đổi ký hiệu có thể.
2. Các ranh giới của mỗi ký hiệu được xác định bằng cách sử dụng đồng hồ được cung cấp từ bên ngoài hoặc thông qua phục hồi dữ liệu đồng hồ.
3. Dao động ký chồng chéo các chuyển đổi đã ghi lại để cung cấp một biểu diễn trực quan về các chuyển đổi bus với thông tin chi tiết về khả năng của bộ truyền để cung cấp một tín hiệu mà bộ thu có thể giải thích chính xác.

Một dao động ký thời gian thực có thể tạo ra “biểu đồ mắt thời gian thực” cung cấp thông tin chi tiết về các đặc tính bus như nhiễu và độ lệch.

Giống như việc ghi lại hình dạng sóng, việc tạo biểu đồ mắt trên dao động ký lấy mẫu được thực hiện thông qua phương pháp lấy mẫu nhiều lần quét – nhưng thay vì tín hiệu kích hoạt mẫu, biểu đồ mắt sử dụng tín hiệu đồng hồ (rõ ràng hoặc được phục hồi) làm tín hiệu kích hoạt. Với mỗi lần kích hoạt đồng hồ, một mẫu được lấy sau một độ trễ cụ thể, được tăng dần ở mỗi lần lặp. Quá trình này được lặp lại nhiều lần đối với mỗi điểm mẫu để xây dựng biểu đồ mắt trực quan.

Một dao động ký lấy mẫu tạo ra biểu đồ mắt.

Một dao động ký lấy mẫu có thể tạo ra biểu đồ mắt bằng cách lấy mẫu tại nhiều điểm trong một khoảng thời gian cụ thể, ghi lại mọi tổ hợp chuyển đổi ký hiệu.

Băng thông và độ phân giải:

Cả dao động ký thời gian thực và dao động ký lấy mẫu đều có sẵn ở băng thông lên tới hơn 100 GHz, cho phép sử dụng với các ứng dụng kỹ thuật số tốc độ cao mới nhất. Vì dao động ký lấy mẫu có thể lấy mẫu trong nhiều chu kỳ, chúng có thể sử dụng ADC với tốc độ lấy mẫu thấp hơn và độ phân giải dọc cao hơn, thường lên tới 14 bit. Mặt khác, dao động ký thời gian thực yêu cầu ADC có tốc độ lấy mẫu nhanh hơn nhiều so với băng thông đã chỉ định để ghi lại chính xác tín hiệu theo thời gian thực, đòi hỏi phải có sự thỏa hiệp về độ phân giải dọc.

Tính mô đun và giao diện:

Dao động ký thời gian thực thường được thiết kế với số lượng kênh đầu vào cố định, thường từ 4 đến 8 kênh điện tử. Các kênh này thường được tích hợp sẵn và không thể thay đổi hoặc mở rộng. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng cần một số lượng kênh nhất định và không yêu cầu sự linh hoạt về loại kênh. Sự đơn giản này cũng thường dẫn đến giá thành thấp hơn so với các hệ thống mô đun.

Ngược lại, dao động ký lấy mẫu thường có kiến trúc mô đun hơn. Điều này có nghĩa là thiết bị cơ sở có thể được kết hợp với nhiều mô-đun khác nhau, cho phép người dùng tùy chỉnh hệ thống để đáp ứng nhu cầu cụ thể của họ. Một số dao động ký lấy mẫu có thể hỗ trợ các mô-đun cung cấp các kênh đầu vào điện tử, quang học và TDR (Time Domain Reflectometry – Phản xạ miền thời gian).

Kênh điện tử:

Cung cấp khả năng đo tín hiệu điện thông thường, tương tự như các kênh trên dao động ký thời gian thực.

Kênh quang học:

Cho phép đo các tín hiệu quang học, rất cần thiết trong các ứng dụng liên lạc quang học tốc độ cao, như trong các hệ thống viễn thông và truyền dữ liệu. Điều này mở rộng khả năng đo đạc đến các tín hiệu nằm ngoài phạm vi của dao động ký thời gian thực.

Kênh TDR:

Sử dụng kỹ thuật phản xạ miền thời gian để phân tích các đặc tính của đường truyền, giúp xác định các lỗi như ngắn mạch, hở mạch, hay suy hao tín hiệu trên dây cáp. Đây là một tính năng rất hữu ích trong việc gỡ lỗi các hệ thống điện và liên lạc.

Tính mô đun của dao động ký lấy mẫu cung cấp sự linh hoạt đáng kể. Người dùng có thể thêm hoặc loại bỏ các mô-đun tùy theo nhu cầu, cho phép họ tối ưu hóa hệ thống cho các ứng dụng cụ thể. Ví dụ, một người dùng có thể bắt đầu với một hệ thống cơ sở và chỉ thêm các mô-đun quang học khi cần thiết, tiết kiệm chi phí và không gian.

Tuy nhiên, sự linh hoạt này đi kèm với chi phí cao hơn. Các hệ thống mô đun thường đắt hơn so với các dao động ký thời gian thực có số lượng kênh cố định. Hơn nữa, sự phức tạp của việc cấu hình và quản lý các mô-đun cũng có thể là một thách thức.

Loại Dao Động Ký Nào Phù Hợp Với Ứng Dụng Của Tôi?

Dao động ký thời gian thực và dao động ký lấy mẫu chồng chéo nhau trong nhiều khả năng của chúng, bao gồm cả việc xây dựng biểu đồ mắt, sử dụng biểu đồ và đo độ lệch. Sự khác biệt lớn nhất giữa hai loại là khả năng của dao động ký thời gian thực trong việc ghi lại tín hiệu không lặp lại hoặc kích hoạt từ chính tín hiệu dữ liệu, làm cho RTO phù hợp hơn nhiều để gỡ lỗi hành vi của tín hiệu. Điều này trở nên đặc biệt đúng khi cố gắng khắc phục sự cố gián đoạn yêu cầu xác định các điều kiện kích hoạt phức tạp.

Một lợi thế khác của dao động ký thời gian thực so với dao động ký lấy mẫu là hỗ trợ mở rộng của nó để giải mã và kiểm tra nhiều giao thức và tiêu chuẩn.

Dao động ký lấy mẫu cho thấy sức mạnh thực sự của chúng trong các trường hợp sử dụng có yêu cầu về nhiễu và độ lệch nghiêm ngặt nhất. Một ứng dụng chính được phục vụ bởi dao động ký lấy mẫu là thử nghiệm sản xuất bộ thu phát quang, trong đó sự kết hợp giữa hiệu suất và giá cả làm cho trình phân tích truyền thông kỹ thuật số trở thành giải pháp lý tưởng.

Mặc dù cả hai loại dao động ký đều có thể đáp ứng nhu cầu của một ứng dụng cụ thể hiện nay, bạn cũng cần đánh giá nhu cầu trong tương lai của mình vì một dao động ký thời gian thực thường sẽ cung cấp nhiều khả năng gỡ lỗi hơn, hỗ trợ nhiều tiêu chuẩn ngành hơn và có một bộ gói phần mềm cụ thể cho ứng dụng rộng hơn.