阻礙示波器捕獲異常信號(hào),如何計(jì)算示波器的死區(qū)時(shí)間?
發(fā)布時(shí)間:2016-06-07 責(zé)任編輯:susan
【導(dǎo)讀】數(shù)字示波器的原理決定了波形觀測必然存在死區(qū)時(shí)間,而死區(qū)時(shí)間的長短直接影響示波器捕獲異常信號(hào)的能力。你當(dāng)前用的示波器的死區(qū)時(shí)間具體是多少,怎么去計(jì)算呢,本文將為你揭曉答案。
一.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”過程,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。
死區(qū)時(shí)間(處理時(shí)間):是示波器對(duì)采樣存儲(chǔ)回來的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行測量運(yùn)算,顯示等處理的過程。死區(qū)時(shí)間內(nèi)示波器不進(jìn)行采集。
圖2 采樣時(shí)間與死區(qū)時(shí)間
所以: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)。
二.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ZDS2024 Plus示波器為例,ZDS2024 Plus的波形刷新率為330Kwfm/s,將時(shí)基檔位調(diào)制50ns/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 ZDS2024 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
三.死區(qū)時(shí)間對(duì)捕獲信號(hào)的影響
上圖4和表1為ZDS2024 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,ZDS2024 Plus有效采樣時(shí)間為23.1%,普通示波器有效采樣時(shí)間為0.2%,相當(dāng)于在1s內(nèi)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。
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,ZDS2024 Plus示波器具有330Kwfm/s的波形刷新率,讓異常信號(hào)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(shí)間。
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