采樣時(shí)間、死區(qū)時(shí)間和捕獲時(shí)間

數(shù)字示波器捕獲信號(hào)的過程是典型的“采集-處理-采集-處理”，如圖1所示為數(shù)字示波器的采集原理，一個(gè)捕獲周期由采樣時(shí)間和處理時(shí)間（死區(qū)時(shí)間）組成，如圖2所示。

圖1 示波器采集原理圖

采樣時(shí)間：是信號(hào)采樣存儲(chǔ)的過程。

圖2 采樣時(shí)間與死區(qū)時(shí)間

捕獲時(shí)間=采樣時(shí)間+死區(qū)時(shí)間，而捕獲時(shí)間又等于波形刷新率的倒數(shù)。

波形刷新率即波形捕獲率，指的是每秒捕獲波形的次數(shù)，表示為波形每秒（wfms/s）。

死區(qū)時(shí)間的計(jì)算

死區(qū)時(shí)間的大小影響著遺漏信號(hào)的多少，也決定了捕獲異常信號(hào)概率的大小，那么如何去計(jì)算示波器死區(qū)時(shí)間的大小呢？

本次以ZDS4054 Plus示波器為例，ZDS4054 Plus的波形刷新率為1Mwfm/s，將時(shí)基檔位調(diào)制200ns/div，可以看到異常信號(hào)閃現(xiàn)在示波器的屏幕上。

如圖3所示。

圖3 ZDS4054 Plus示波器捕獲異常信號(hào)

根據(jù)捕獲到的波形進(jìn)行死區(qū)時(shí)間的計(jì)算，在50ns/div的時(shí)基檔位下以下為計(jì)算的過程：

圖4 死區(qū)時(shí)間計(jì)算公式

死區(qū)時(shí)間對(duì)捕獲信號(hào)的影響

上圖4和表1為ZDS4054 Plus示波器與普通示波器的死區(qū)時(shí)間對(duì)比，在相同的時(shí)基檔位下，ZDS4054 Plus有效采樣時(shí)間為70%，普通示波器有效采樣時(shí)間為12.6%，相當(dāng)于在1s內(nèi)ZDS4054 Plus采集700ms，而普通示波器僅僅采集了126ms，相差5倍以上，如圖5所示。

圖5 不同示波器死區(qū)時(shí)間對(duì)比

從圖5可看出波形刷新率越高，死區(qū)時(shí)間就越短，捕獲異常信號(hào)的概率就越高；波形刷新率越低，死區(qū)時(shí)間就越長，捕獲異常信號(hào)的概率就越小。

波形刷新率與死區(qū)時(shí)間就像拍照的瞬間，如下圖6所示，拍照的頻率越高，中間間隔的時(shí)間就越短，能抓拍到一掠而過的飛機(jī)的機(jī)率就越高，動(dòng)靜結(jié)合的美好作品就能呈現(xiàn)在我們眼前。

圖6 拍照頻率對(duì)比圖

數(shù)據(jù)采集過程和數(shù)據(jù)信號(hào)處理的過程屬于串行關(guān)系，無法同時(shí)時(shí)進(jìn)行運(yùn)作，也就是采集過程無法實(shí)時(shí)的處理數(shù)據(jù)，所以若波形刷新率低，則在信號(hào)采集過程中可能導(dǎo)致漏掉關(guān)鍵的異常信號(hào)，給調(diào)試工程師一個(gè)錯(cuò)誤的判斷，無法將故障檢測出來，大大延長調(diào)試時(shí)間，降低調(diào)試效率。死區(qū)時(shí)間是數(shù)字示波器與生俱來的缺陷，沒有辦法消除，但是可以盡量的減小。

那么如何減少死區(qū)時(shí)間呢？

死區(qū)時(shí)間與波形刷新率息息有關(guān)，要減少死區(qū)時(shí)間，必須增大波形刷新率，ZDS4054 Plus示波器具有1Mwfm/s的波形刷新率，讓異常信號(hào)一覽無余，可以更快更可靠的查找故障，縮短故障排查所需要的時(shí)間。

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審核編輯：湯梓紅