示波器测量之波形捕获率

在测量过程中，高的波形捕获率对于示波器来说很重要，它可以提高示波器捕获随机事件和低概率事件的能力。

在说明波形捕获率之前，首先需弄清楚死区时间的概念。

何谓死区时间？即：两次采集之间，示波器触发释抑、重新准备下一次采集、数据处理时间的总和。死区时间可能比采集时间长，而且长很多。下图显示了一个波形捕获周期的示意图。

 

在上图中，捕获的死区时间包括固定死区时间和可变死区时间两部分。固定死区时间取决于各个仪器的架构本身。可变死区时间则取决于处理所需的时间，它与设定的捕获样本数（记录长度）、水平刻度、采样率以及所选的后处理功能有关（例如，插值、数学函数、测量与分析等）。

死区时间过长容易导致一些关键信号信息丢失。如下图所示。

根据以下公式，如果波形捕获时间（即：样本数*分辨率，或10格*水平刻度）、波形捕获率和信号事件发生概率均已确定，那么增加测量时间可加大捕获并显示信号事件的概率。

其中：

P：捕获偶发重复信号事件的概率 [单位是 %]

GlitchRate：信号故障频率（例如，重复脉冲干扰）[单位是 1/s]

T：有效捕获时间或波形显示时间（记录长度/采样速率，或记录长度 * 分辨率，或 10 * 时间量程/格）[单位是 s]

AcqRate：波形捕获率 [单位是 wfms/s]

Tmeasure：测量时间 [单位是 s]

 

下面举例说明。

例一：

假定毛刺出现频率为10次每秒，观察时间窗口为50ns（10格*5ns/div），观察时间为5s。

按上述公式进行计算如下：

（1）若波形捕获率为1000次波形每秒：

       死区时间%=（1ms-50ns）/1ms=99.995%

       毛刺捕获概率P=100-100*（1-10*50ns）^1000*5s=0.25%

（2）若波形捕获率为100万次波形每秒：

       死区时间%=（1us-50ns）/1us=95%

       毛刺捕获概率P=100-100*（1-10*50ns）^1000000*5s=91.8%

见下图所示。

例二：

假定某个信号带有一个每秒重复10次的异常。要使该信号显示在示波器上，所采用的水平刻度为10ns/div，如果所用显示屏有10个水平格，则可以计算100ns的有效捕获时间。为了确保捕获所需信号事件的置信度较高，需要达到99.9%的概率。现在，所需的测试时间取决于示波器的波形捕获率，结果见下表：

                  表1 捕获重复异常信号所需时间

 

因此，波形捕获率和水平刻度、记录长度、采样率的设置都有关系。在实际测量过程中，需要根据实际的被测信号在这些参数设置中找到一个平衡点，以最高的捕获概率查看波形，提高调试效率。