數(shù)字示波器的波形捕獲率真的有那么高嗎？

數(shù)字示波器作為電子工程師最常用的儀器，從最開始的模擬示波器，到數(shù)字存儲(chǔ)示波器和數(shù)字熒光示波器，以及越來(lái)越偏向?qū)I(yè)化的定制類示波器，功能越來(lái)越豐富的同時(shí)，性能也發(fā)生著日新月異的變化，消費(fèi)者在選擇的時(shí)候有時(shí)候就可能看得眼花繚亂，那么如何選擇適合自己的一款示波器呢？我們知道示波器三大核心指標(biāo)是帶寬、采樣率、存儲(chǔ)深度，然而在選擇數(shù)字示波器時(shí)還有一個(gè)很重要的指標(biāo)往往會(huì)被忽略，那就是我們今天要講的波形刷新率，也稱為波形捕獲率！

波形捕獲率是相對(duì)于數(shù)字示波器來(lái)說的。數(shù)字示波器采樣、處理數(shù)據(jù)到送顯屏幕都是需要時(shí)間的，處理數(shù)據(jù)和送顯屏幕這段時(shí)間稱為死區(qū)時(shí)間。死區(qū)時(shí)間內(nèi)示波器不采樣，是探測(cè)不到信號(hào)發(fā)生的變化的，所以實(shí)際上不是所有波形我們都能在屏幕上看到，我們看到的波形其實(shí)是被死區(qū)時(shí)間分隔成一段一段的，因此就有了波形捕獲率一說。采樣時(shí)間+死區(qū)時(shí)間=波形捕獲周期。而波形捕獲率是指一秒內(nèi)波形捕獲的次數(shù)，也就是波形捕獲周期的倒數(shù)，如下圖1是示波器的一個(gè)捕獲周期。



連續(xù)多個(gè)捕獲周期內(nèi)，死區(qū)時(shí)間越長(zhǎng)，相對(duì)的有效捕獲時(shí)間就越短，一旦示波器的波形捕獲率過低，這樣就有可能導(dǎo)致異常信號(hào)出現(xiàn)在死區(qū)時(shí)間內(nèi)而被漏掉。由此可見示波器的波形捕獲率對(duì)于能否捕捉低概率的異常信號(hào)是很關(guān)鍵的，信號(hào)里面隨機(jī)的異常信號(hào)及偶發(fā)信號(hào)往往是無(wú)法被預(yù)測(cè)的，波形捕獲率越高，越有利于捕獲低概率的信號(hào)!

那么，我們?nèi)绾悟?yàn)證那些示波器廠家所標(biāo)稱的幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的波形捕獲率的真假呢?

測(cè)量示波器的波形捕獲率并不難，大多數(shù)示波器都會(huì)提供一個(gè)觸發(fā)輸出信號(hào)，通常用于使其他儀器與示波器的觸發(fā)同步，我們可以通過頻率計(jì)以及其他示波器來(lái)測(cè)量這個(gè)觸發(fā)信號(hào)的平均頻率，進(jìn)而測(cè)量出待測(cè)示波器的波形捕獲率。在開始前，我們需要簡(jiǎn)單準(zhǔn)備一下器材，來(lái)進(jìn)行輔助驗(yàn)證：

① 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器SDG2122X，用于輸出一個(gè)固定頻率的信號(hào)。
② 示波器SDS3000，用于測(cè)試被測(cè)示波器輸出的觸發(fā)信號(hào)的頻率。
③ BNC雙頭線纜若干條。
我們測(cè)試的是鼎陽(yáng)科技的SDS1202X示波器，操作步驟如下：
① 設(shè)置信號(hào)源輸出一個(gè)10MHZ（頻率大小無(wú)要求）的正弦波，用BNC線纜將該信號(hào)輸入到示波器SD1202X的通道CH1。如下



② 通過示波器面板的Utility按鍵，選擇菜單下輸出設(shè)置，將示波器的輸出設(shè)置為觸發(fā)輸出，以保證示波器每捕獲一次波形，則對(duì)應(yīng)后面板pass/fail Trigger out接口輸出一個(gè)周期的脈沖信號(hào)。
③ 通過面板Acquire按鍵，設(shè)置顯示方式為點(diǎn)顯示。通過旋轉(zhuǎn)Horizontal旋鈕設(shè)置示波器時(shí)基，在正常模式下不同時(shí)基下示波器擁有不同的波形捕獲率。
正常模式下，時(shí)基分別為100ns/div、50ns/div時(shí)，示波器的實(shí)際波形捕獲率。


然而，鼎陽(yáng)科技的SDS1202X示波器，在順序模式下?lián)碛懈叩牟ㄐ尾东@率，需要①設(shè)置時(shí)基處于50ns/div②通過Acquire按鍵，選擇菜單下分段采集選項(xiàng)，打開分段采集功能，此時(shí)示波器進(jìn)入順序模式。打開SDS3000示波器頻率測(cè)量功能，測(cè)得此時(shí)的脈沖信號(hào)頻率即為SDS1202X的波形波形捕獲率，如下圖7實(shí)測(cè)脈沖頻率
500KHZ，測(cè)量結(jié)果相比SDS1202X標(biāo)稱的40萬(wàn)幀/s的波形捕獲率還有余量！


以上示波器波形捕獲率的測(cè)試方法，有興趣的朋友如果手上有同系列或者其他可測(cè)試的示波器，也可用以上方法測(cè)試下，來(lái)驗(yàn)證下自己的示波器是否合乎規(guī)格！

有許多工程師還在繼續(xù)使用模擬示波器，因?yàn)槟M示波器死區(qū)時(shí)間幾乎可以忽略，卻也存在其他的不足，比如無(wú)法做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，無(wú)法記錄等，這也是模擬示波器用戶越來(lái)越少的原因，數(shù)字示波器雖然可以克服以上缺點(diǎn)，但也有一定的不足，尤其是在異常信號(hào)分析時(shí)，由于死區(qū)時(shí)間的存在，很可能導(dǎo)致觀察不到完整波形，如果找出調(diào)試和偶發(fā)問題對(duì)各位來(lái)說非常重要，那么選擇測(cè)量所用的示波器時(shí)，就需要考慮波形捕獲率這個(gè)因素，使用擁有超高的波形捕獲率的示波器，定會(huì)讓異常波形無(wú)所遁形，從而協(xié)助工程師快速確定電路隨機(jī)故障問題！