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示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來源:ZLG致遠電子 ? 作者:ZLG致遠電子 ? 2021-12-17 16:01 ? 次閱讀
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波形刷新率,一個決定示波器死區時間,決定示波器捕獲異常信號能力大小的參數。今天我們一起看下,示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算。

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”,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。

示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

圖1 示波器采集原理圖

采樣時間:是信號采樣存儲的過程。

處理時間:即死區時間,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。

示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

圖2 采樣時間與死區時間

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)。

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ZDS4054 Plus示波器為例,ZDS4054 Plus的波形刷新率為1Mwfm/s,將時基檔位調制200ns/div,可以看到異常信號閃現在示波器的屏幕上。

如圖3所示。

示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

圖3 ZDS4054 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:

示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

圖4 死區時間計算公式

示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

死區時間對捕獲信號的影響

上圖4和表1為ZDS4054 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,ZDS4054 Plus有效采樣時間為70%,普通示波器有效采樣時間為12.6%,相當于在1s內ZDS4054 Plus采集700ms,而普通示波器僅僅采集了126ms,相差5倍以上,如圖5所示。

示波器的采集原理、波形刷新率的作用及死區時間的計算

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。

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,ZDS4054 Plus示波器具有1Mwfm/s的波形刷新率,讓異常信號一覽無余,可以更快更可靠的查找故障,縮短故障排查所需要的時間。

原文標題:你的示波器只能抓到5%的波形?

文章出處:【微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
審核編輯:湯梓紅

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原文標題:你的示波器只能抓到5%的波形?

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