示波器測(cè)量之波形捕獲率

在說(shuō)明波形捕獲率之前，首先需弄清楚死區(qū)時(shí)間的概念。

何謂死區(qū)時(shí)間？即：兩次采集之間，示波器觸發(fā)釋抑、重新準(zhǔn)備下一次采集、數(shù)據(jù)處理時(shí)間的總和。死區(qū)時(shí)間可能比采集時(shí)間長(zhǎng)，而且長(zhǎng)很多。下圖顯示了一個(gè)波形捕獲周期的示意圖。波形捕獲率即為捕獲周期時(shí)間的倒數(shù)。

在上圖中，捕獲的死區(qū)時(shí)間包括固定死區(qū)時(shí)間和可變死區(qū)時(shí)間兩部分。固定死區(qū)時(shí)間取決于各個(gè)儀器的架構(gòu)本身。可變死區(qū)時(shí)間則取決于處理所需的時(shí)間，它與設(shè)定的捕獲樣本數(shù)（記錄長(zhǎng)度）、水平刻度、采樣率以及所選的后處理功能有關(guān)（例如，插值、數(shù)學(xué)函數(shù)、測(cè)量與分析等）。

死區(qū)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易導(dǎo)致一些關(guān)鍵信號(hào)信息丟失。如下圖所示。

根據(jù)以下公式，如果波形捕獲時(shí)間（即：樣本數(shù)*分辨率，或10格*水平刻度）、波形捕獲率和信號(hào)事件發(fā)生概率均已確定，那么增加測(cè)量時(shí)間可加大捕獲并顯示信號(hào)事件的概率。

其中：

P：捕獲偶發(fā)重復(fù)信號(hào)事件的概率 [單位是 %]

GlitchRate：信號(hào)故障頻率（例如，重復(fù)脈沖干擾）[單位是 1/s]

T：有效捕獲時(shí)間或波形顯示時(shí)間（記錄長(zhǎng)度/采樣速率，或記錄長(zhǎng)度 * 分辨率，或 10 * 時(shí)間量程/格）[單位是 s]

AcqRate：波形捕獲率 [單位是 wfms/s]

Tmeasure：測(cè)量時(shí)間 [單位是 s]

下面舉例說(shuō)明。

例一：

假定毛刺出現(xiàn)頻率為10次每秒，觀察時(shí)間窗口為50ns（10格*5ns/div），觀察時(shí)間為5s。

按上述公式進(jìn)行計(jì)算如下：

（1）若波形捕獲率為1000次波形每秒：

死區(qū)時(shí)間%=（1ms-50ns）/1ms=99.995%

毛刺捕獲概率P=100-100*（1-10*50ns）1000*5s=0.25%

（2）若波形捕獲率為100萬(wàn)次波形每秒：

死區(qū)時(shí)間%=（1us-50ns）/1us=95%

毛刺捕獲概率P=100-100*（1-10*50ns）1000000*5s=91.8%

見(jiàn)下圖所示。

例二：

假定某個(gè)信號(hào)帶有一個(gè)每秒重復(fù)10次的異常。要使該信號(hào)顯示在示波器上，所采用的水平刻度為10ns/div，如果所用顯示屏有10個(gè)水平格，則可以計(jì)算100ns的有效捕獲時(shí)間。為了確保捕獲所需信號(hào)事件的置信度較高，需要達(dá)到99.9%的概率。現(xiàn)在，所需的測(cè)試時(shí)間取決于示波器的波形捕獲率，結(jié)果見(jiàn)下表：

表1 捕獲重復(fù)異常信號(hào)所需時(shí)間

因此，波形捕獲率和水平刻度、記錄長(zhǎng)度、采樣率的設(shè)置都有關(guān)系。在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際的被測(cè)信號(hào)在這些參數(shù)設(shè)置中找到一個(gè)平衡點(diǎn)，以最高的捕獲概率查看波形，提高調(diào)試效率。