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你的示波器只能抓到5%的波形

2016-09-08
來源:ZLG致遠電子

  很多客戶在選擇示波器的時候除了關注帶寬、采樣率和存儲深度外,更關心的就是示波器的死區時間,死區時間的長短直接決定了捕獲異常信號的能力大小。示波器的死區時間具體是多少,怎么去計算呢,答案即將揭曉。

  1、采樣時間、死區時間和捕獲時間

  數字示波器捕獲信號的過程是典型的“采集-處理-采集-處理”過程,如圖1所示為數字示波器的采集原理,一個捕獲周期由采樣時間和(處理時間)死區時間組成,如圖2所示。

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  圖1 示波器采集原理圖

  采樣時間:是信號采樣存儲的過程。

  死區時間(處理時間):是示波器對采樣存儲回來的數字信號進行測量運算,顯示等處理的過程,死區時間內示波器不進行采集。

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  圖2 采樣時間與死區時間

  所以捕獲時間=采樣時間+死區時間,而捕獲時間又等于波形刷新率的倒數。

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

  2、死區時間的計算

  死區時間的大小影響著遺漏信號的多少,也決定了捕獲異常信號概率的大小,那么如何去計算示波器死區時間的大小呢?本次以ZDS2024 Plus示波器為例,ZDS2024 Plus的波形刷新率為330Kwfm/s,將時基檔位調制50ns/div,可以看到異常信號閃現在示波器的屏幕上,如圖3所示。

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  圖3 ZDS2024 Plus示波器捕獲異常信號

  根據捕獲到的波形進行死區時間的計算,在50ns/div的時基檔位下以下為計算的過程:

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  圖4 死區時間計算公式

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  3、死區時間對捕獲信號的影響

  上圖4和表1為ZDS2024 Plus示波器與普通示波器的死區時間對比,在相同的時基檔位下,ZDS2024 Plus有效采樣時間為23.1%,普通示波器有效采樣時間為0.2%,相當于在1s內ZDS2024 Plus采集231ms,而普通示波器僅僅采集了20ms,相差20倍以上,如圖5所示。

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  圖5 不同示波器死區時間對比

  從圖5可看出波形刷新率越高,死區時間就越短,捕獲異常信號的概率就越高;波形刷新率越低,死區時間就越長,捕獲異常信號的概率就越小。

  波形刷新率與死區時間就像拍照的瞬間,如下圖6所示,拍照的頻率越高,中間間隔的時間就越短,能抓拍到一掠而過的飛機的機率就越高,動靜結合的美好作品就能呈現在我們眼前。

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  圖6拍照頻率對比圖

  數據采集過程和數據信號處理的過程屬于串行關系,無法同時時進行運作,也就是采集過程無法實時的處理數據,所以若波形刷新率低,則在信號采集過程中可能導致漏掉關鍵的異常信號,給調試工程師一個錯誤的判斷,無法將故障檢測出來,大大延長調試時間,降低調試效率。死區時間是數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。

  那么如何減少死區時間呢?

  死區時間與波形刷新率息息有關,要減少死區時間,必須增大波形刷新率,ZDS2024 Plus示波器具有330Kwfm/s的波形刷新率,讓異常信號一覽無余,ZDS4054 Plus示波器具有1Mwfm/s的波形刷新率,可以更快更可靠的查找故障,縮短故障排查所需要的時間。


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