數字示波器的波形捕獲率真的有那么高嗎？

數字示波器作為電子工程師最常用的儀器，從最開(kāi)始的模擬示波器，到數字存儲示波器和數字熒光示波器，以及越來(lái)越偏向專(zhuān)業(yè)化的定制類(lèi)示波器，功能越來(lái)越豐富的同時(shí)，性能也發(fā)生著(zhù)日新月異的變化，消費者在選擇的時(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是帶寬、采樣率、存儲深度，然而在選擇數字示波器時(shí)還有一個(gè)很重要的指標往往會(huì )被忽略，那就是我們今天要講的波形刷新率，也稱(chēng)為波形捕獲率！

波形捕獲率是相對于數字示波器來(lái)說(shuō)的。數字示波器采樣、處理數據到送顯屏幕都是需要時(shí)間的，處理數據和送顯屏幕這段時(shí)間稱(chēng)為死區時(shí)間。死區時(shí)間內示波器不采樣，是探測不到信號發(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)是被死區時(shí)間分隔成一段一段的，因此就有了波形捕獲率一說(shuō)。采樣時(shí)間+死區時(shí)間=波形捕獲周期。而波形捕獲率是指一秒內波形捕獲的次數，也就是波形捕獲周期的倒數，如下圖1是示波器的一個(gè)捕獲周期。



連續多個(gè)捕獲周期內，死區時(shí)間越長(cháng)，相對的有效捕獲時(shí)間就越短，一旦示波器的波形捕獲率過(guò)低，這樣就有可能導致異常信號出現在死區時(shí)間內而被漏掉。由此可見(jiàn)示波器的波形捕獲率對于能否捕捉低概率的異常信號是很關(guān)鍵的，信號里面隨機的異常信號及偶發(fā)信號往往是無(wú)法被預測的，波形捕獲率越高，越有利于捕獲低概率的信號!

那么，我們如何驗證那些示波器廠(chǎng)家所標稱(chēng)的幾十萬(wàn)甚至上百萬(wàn)的波形捕獲率的真假呢?

測量示波器的波形捕獲率并不難，大多數示波器都會(huì )提供一個(gè)觸發(fā)輸出信號，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(guò)頻率計以及其他示波器來(lái)測量這個(gè)觸發(fā)信號的平均頻率，進(jìn)而測量出待測示波器的波形捕獲率。在開(kāi)始前，我們需要簡(jiǎn)單準備一下器材，來(lái)進(jìn)行輔助驗證：

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



② 通過(guò)示波器面板的Utility按鍵，選擇菜單下輸出設置，將示波器的輸出設置為觸發(fā)輸出，以保證示波器每捕獲一次波形，則對應后面板pass/fail Trigger out接口輸出一個(gè)周期的脈沖信號。
③ 通過(guò)面板Acquire按鍵，設置顯示方式為點(diǎn)顯示。通過(guò)旋轉Horizontal旋鈕設置示波器時(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設置時(shí)基處于50ns/div②通過(guò)Acquire按鍵，選擇菜單下分段采集選項，打開(kāi)分段采集功能，此時(shí)示波器進(jìn)入順序模式。打開(kāi)SDS3000示波器頻率測量功能，測得此時(shí)的脈沖信號頻率即為SDS1202X的波形波形捕獲率，如下圖7實(shí)測脈沖頻率
500KHZ，測量結果相比SDS1202X標稱(chēng)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試方法，有興趣的朋友如果手上有同系列或者其他可測試的示波器，也可用以上方法測試下，來(lái)驗證下自己的示波器是否合乎規格！

有許多工程師還在繼續使用模擬示波器，因為模擬示波器死區時(shí)間幾乎可以忽略，卻也存在其他的不足，比如無(wú)法做數據統計分析，無(wú)法記錄等，這也是模擬示波器用戶(hù)越來(lái)越少的原因，數字示波器雖然可以克服以上缺點(diǎn)，但也有一定的不足，尤其是在異常信號分析時(shí)，由于死區時(shí)間的存在，很可能導致觀(guān)察不到完整波形，如果找出調試和偶發(fā)問(wèn)題對各位來(lái)說(shuō)非常重要，那么選擇測量所用的示波器時(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故障問(wèn)題！