示波器測量之波形捕獲率

在測量過程中，高的波形捕獲率對於示波器來說很重要，它可以提高示波器捕獲隨機事件和低機率事件的能力。

在說明波形捕獲率之前，首先需弄清楚死區時間的概念。

何謂死區時間？即：兩次採集之間，示波器觸發釋抑、重新準備下一次採集、資料處理時間的總和。死區時間可能比採集時間長，而且長很多。顯示了一個波形捕獲周期的。

 

在中，捕獲的死區時間包括固定死區時間和可變死區時間兩部分。固定死區時間取決於各個儀器的架構本身。可變死區時間則取決於處理所需的時間，它與設定的捕獲樣本數（記錄長度）、水平刻度、採樣率以及所選的後處理功能有關（例如，插值、數學函數、測量與分析等）。

死區時間過長容易導致一些關鍵訊號資訊丟失。如所示。

根據以下公式，如果波形捕獲時間（即：樣本數*解析度，或10格*水平刻度）、波形捕獲率和訊號事件發生機率均已確定，那麼增加測量時間可加大捕獲並顯示訊號事件的機率。

其中：

P：捕獲偶發重複訊號事件的機率 [單位是 %]

GlitchRate：訊號故障頻率（例如，重複脈衝幹擾）[單位是 1/s]

T：有效捕獲時間或波形顯示時間（記錄長度/採樣速率，或記錄長度 * 解析度，或 10 * 時間配量/格）[單位是 s]

AcqRate：波形捕獲率 [單位是 wfms/s]

Tmeasure：測量時間 [單位是 s]

 

下面舉例說明。

例一：

假定毛刺出現頻率為10次每秒，觀察時間視窗為50ns（10格*5ns/div），觀察時間為5s。

按上述公式進行計算如下：

（1）若波形捕獲率為1000次波形每秒：

       死區時間%=（1ms-50ns）/1ms=99.995%

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

（2）若波形捕獲率為100萬次波形每秒：

       死區時間%=（1us-50ns）/1us=95%

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

見所示。

例二：

假定某個訊號帶有一個每秒重複10次的異常。要使該訊號顯示在示波器上，所採用的水平刻度為10ns/div，如果所用顯示屏有10個水平格，則可以計算100ns的有效捕獲時間。為了確保捕獲所需訊號事件的信賴度較高，需要達到99.9%的機率。現在，所需的測試時間取決於示波器的波形捕獲率，結果見下表：

                  表1 捕獲重複異常訊號所需時間

 

因此，波形捕獲率和水平刻度、記錄長度、採樣率的設定都有關係。在實際測量過程中，需要根據實際的被測訊號在這些參數設定中找到一個平衡點，以最高的捕獲機率查看波形，提高調試效率。