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发表于:2016-10-19 11:55
楼主
 很多客户在选择示波器的时候除了关注带宽、采样率和存储深度外,更关心的就是示波器的死区时间,死区时间的长短直接决定了捕获异常信号的能力大小。示波器的死区时间具体是多少,怎么去计算呢,答案即将揭晓。

1、采样时间、死区时间和捕获时间

数字示波器捕获信号的过程是典型的“采集-处理-采集-处理”过程,如图1所示为数字示波器的采集原理,一个捕获周期由采样时间和(处理时间)死区时间组成,如图2所示。

 

 

图1 示波器采集原理图

采样时间:是信号采样存储的过程。

死区时间(处理时间):是示波器对采样存储回来的数字信号进行测量运算,显示等处理的过程。死区时间内示波器不进行采集。

 

 

图2 采样时间与死区时间

所以:捕获时间=采样时间+死区时间,而捕获时间又等于波形刷新率的倒数。

波形刷新率即波形捕获率,指的是每秒捕获波形的次数,表示为波形每秒(wfms/s)。

2、死区时间的计算

死区时间的大小影响着遗漏信号的多少,也决定了捕获异常信号概率的大小,那么如何去计算示波器死区时间的大小呢?本次以ZDS2024Plus示波器为例,ZDS2024Plus的波形刷新率为330Kwfm/s,将时基档位调制50ns/div,可以看到异常信号闪现在示波器的屏幕上,如图3所示。

 

 

图3 ZDS2024Plus示波器捕获异常信号

根据捕获到的波形进行死区时间的计算,在50ns/div的时基档位下以下为计算的过程:

 

 

图4 死区时间计算公式

 

 

3、死区时间对捕获信号的影响

上图4和表1为ZDS2024Plus示波器与普通示波器的死区时间对比,在相同的时基档位下,ZDS2024Plus有效采样时间为23.1%,普通示波器有效采样时间为0.2%,相当于在1s内ZDS2024Plus采集231ms,而普通示波器仅仅采集了20ms,相差10倍以上,如图5所示。

 

 

图5 不同示波器死区时间对比

从图5可看出波形刷新率越高,死区时间就越短,捕获异常信号的概率就越高;波形刷新率越低,死区时间就越长,捕获异常信号的概率就越小。

波形刷新率与死区时间就像拍照的瞬间,如下图6所示,拍照的频率越高,中间间隔的时间就越短,能抓拍到一掠而过的飞机的机率就越高,动静结合的美好作品就能呈现在我们眼前。

 

 

图6 拍照频率对比图

数据采集过程和数据信号处理的过程属于串行关系,无法同时时进行运作,也就是采集过程无法实时的处理数据,所以若波形刷新率低,则在信号采集过程中可能导致漏掉关键的异常信号,给调试工程师一个错误的判断,无法将故障检测出来,大大延长调试时间,降低调试效率。死区时间是数字示波器与生俱来的缺陷,没有办法消除,但是可以尽量的减小。

那么如何减少死区时间呢?

死区时间与波形刷新率息息有关,要减少死区时间,必须增大波形刷新率,ZDS2024Plus示波器具有330Kwfm/s的波形刷新率,让异常信号一览无余,ZDS4054Plus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,缩短故障排查所需要的时间



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