怎样理解示波器的波形捕获率,捕获周期

最新更新时间:2022-05-01来源: eefocus关键字:示波器  波形捕获率  捕获周期 手机看文章 扫描二维码
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示波器的波形捕获率,顾名思义,就表示示波器单位时间内捕获多少次波形,其单位在英文中写作“wfm/s”(wfm是waveform的简写),中文现在一般就写作“次/秒”、“帧/秒”。譬如鼎阳科技智能示波器SDS3000系列波形捕获率最大可达到100万次/秒,就表示示波器每秒钟能捕获100万个波形并显示在示波器的屏幕上。 而同类基于Windows操作系统的示波器的波形捕获率很多只有每秒2500次,有的只有几百次。


每秒捕获100万次波形,就相当于示波器每秒有100次的单次触发。 除了早年T公司示波器搞的DPX,是波形刷新率,纯粹是“象素”的刷新,现在我们谈的波形捕获率实质就是波形触发率,触发一次,示波器上的波形就刷新一次。 波形捕获率最终反应在示波器的屏幕显示上也就是波形图形的刷新,所以波形捕获率也可以理解为波形刷新率,但波形刷新率不能理解为波形捕获率。这有点玩文字游戏的味道,用“刷新”一次强调的是DPX技术在屏幕上显示的只是“象素”,不是真正ADC采样滞后捕获的数据样本的显示。这是DPX的天生缺点。


更通俗地说,我们平时肉眼看到示波器上的波形一直在变化,但肉眼能观察信号的变化的速率只有60Hz左右,60次/秒。肉眼看到示波器上的波形在“不停地”变化,但实际上波形这次变化到下次变化之间对应的电路信号有“极大量”的信号都已经“被漏失”了,并没有显示在示波器的屏幕上。 这次捕获到的波形和下次捕获到的波形,它们之间的时间间隔就是捕获周期。波形捕获率,换句话说就是捕获周期的倒数。


怎样从示波器工作原理上理解 “捕获周期”呢? 信号经探头后先进入示波器输入通道,首先进入放大器,ADC,采集存储器,然后示波器会将采集存储器中离散的数据点传输到CPU单元进行显示处理,测量和运算。采集过程和显示、处理过程组成了一个完整的捕获周期。如图3采集过程其实是非常快的,因为都是通过芯片硬件实现的。 ADC将模拟信号转换为数字信号的时间相对于将采集存储器的数据送到CPU并进行测量分析及送到屏幕上显示的时间是忽略不计。


图3 示波器的工作原理示意图

“数字示波器在捕获周期的大部分时间都用于对波形样本的后处理上,在处理数据样本的过程中,示波器就处于无信号状态,无法继续监测被测信号。从根本上来说,死区时间就是数字示波器对波形样本后处理所需要的时间。图4显示了一个波形捕获周期的示意图。捕获周期由有效捕获时间和死区时间组成。在有效捕获时间内,示波器按照用户设定波形样本数进行捕获,并将其写入采集存储器中。捕获的死区时间包含固定时间和可变时间两部分。固定时间具体取决于各个仪器的架构本身。可变时间则取决于处理所需的时间,它与设定的捕获样本数(存储深度)、水平刻度、采样率以及所选后处理功能(例如,插值、数学函数、测量和分析)多少都有直接关系。死区时间比是死区时间和捕获周期之比,而捕获周期的倒数就是波形捕获率。这两者都是示波器的重要参数,它们之间是有关联的。”


图4 数字示波器的一个捕获周期

每一个捕获周期的起点在哪里? 触发! 触发一次,捕获一次。 概言之,示波器将模拟信号离散成的数字化的”点”,这些点被暂时保存保存在”采集存储器”里。 如果没有触发,采集存储器按照“先进先去”的原则,离散化之后的新的数据会不断进入采集存储器,老的数据会丢失掉。 示波器每触发一次,示波器就就采集到的信号送到屏幕上显示一次。触发一次,捕获一次!


在参考文献[1]中给出的解释其实已经很能说明问题,在此重复如下:


我们可以将示波器的存储器理解为环形存储器。示波器不断采样得到新的采样点会填充进来,老的采样点会自动地溢出,这样周而复始的过程直到示波器被“触发信号”“叫停”或者间隔一定长的时间被强迫“叫停”为止。“叫停”一次,示波器就将存储器中保存的这些采样点“搬移”到示波器的屏幕上显示。这两次“搬移”之间等待的时间相对于采样的时间极其漫长,被称为“死区时间”。


上述过程经常被这样打比方:存储器就像一个“水缸”,“水缸”的容量就是“存储深度”。如果使用一个“水龙头”以恒定的速度对水缸注水,水龙头的水流速度就是“采样率”。当水缸已经被注满水之后,水龙头仍然在对水缸注水,水缸里的水有一部分会溢出来,但水缸的总体容量是保持不变的。在某种条件下,水缸里的水将被全部倒出来,周而复始。


这里面的“某种条件”,相对于示波器就是触发信号到来的时刻。 所以触发一次,示波器就会采集一次波形,但显示在屏幕上的波形“动一次”肉眼看到的是“一堆波形”,因为1秒时间内示波器捕获的波形太多了,肉眼反应不过来了! 这时候,您可能会觉得“慢”一点更好,就像传统的那些“慢”示波器,肉眼看到的体验更好,肉眼知道波形在按什么样 的特点在“动”。

关键字:示波器  波形捕获率  捕获周期 编辑:什么鱼 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/ic567727.html

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