怎样理解示波器的波形捕获率，捕获周期

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”。