《電子技術(shù)應(yīng)用》
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為什么你的示波器抓不到低概率的異常信號?

2015-08-06
作者:周立功致遠(yuǎn)電子

       摘要:很多工程師常常會發(fā)現(xiàn)這樣的一個(gè)問題,自己做好的電路板在調(diào)試過程中沒有發(fā)現(xiàn)有任何的異常,但是卻在使用不久發(fā)現(xiàn)各種問題或者出現(xiàn)故障。其最主要的原因就是異常信號在調(diào)試過程中沒有正確抓出,導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量結(jié)果。那么如何讓您在調(diào)試中異常信號一覽無余呢?

       很多工程師常常會發(fā)現(xiàn)這樣的一個(gè)問題,自己做好的電路板在調(diào)試過程中沒有發(fā)現(xiàn)有任何的異常,但是卻在使用不久發(fā)現(xiàn)各種問題或者出現(xiàn)故障。其最主要的原因就是異常信號在調(diào)試過程中沒有正確抓出,導(dǎo)致錯(cuò)誤的測量結(jié)果。那么如何讓您在調(diào)試中異常信號一覽無余呢?這其實(shí)考驗(yàn)的就是示波器的波形刷新率了。

       波形刷新率,即波形捕獲率,指的是每秒捕獲的波形次數(shù),表示為波形每秒(wfms/s)。

       事實(shí)上,示波器從采集信號到屏幕上顯示波形的過程由若干個(gè)捕獲周期組成。

       一個(gè)捕獲周期由采樣時(shí)間和死區(qū)時(shí)間組成。

       采樣時(shí)間指的是模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并存儲的過程。

       死區(qū)時(shí)間指的是示波器對采樣存儲回來的數(shù)字信號進(jìn)行測量運(yùn)算,顯示等處理的過程。其中死區(qū)時(shí)間內(nèi)示波器不進(jìn)行采集。

由此可知,死區(qū)時(shí)間的大小將影響捕獲周期的長短進(jìn)而影響波形刷新率的高低。如下圖所示:

圖片20.png

                                圖1不同刷新率對死區(qū)時(shí)間的影響

       從圖中可知,波形刷新率更高的示波器,擁有更短的死區(qū)時(shí)間,也就有著更高的幾率捕獲到波形中低概率的異常信號。而低刷新率示波器由于死區(qū)時(shí)間較長,對于低概率的異常信號需要很長的時(shí)間才能捕獲。這就是有些時(shí)候電路明明有故障而示波器上的波形卻看似完全正常的原因。我們可以看一個(gè)比較圖,如下所示:

圖片21.png

                              (圖2: 5k wfms/s的帶毛刺的信號圖)

圖片23.png

圖片22.png

                             (圖3: 330k wfms/s的帶毛刺的信號圖)

       從兩個(gè)動態(tài)比較圖就可以很清晰的看出高波形刷新率的優(yōu)勢,所以用戶在購買示波器的時(shí)候,波形刷新率是您必須要考慮的一個(gè)重要因素,在一定的條件下,波形刷新率越高就越好,特別是做信號完整性分析時(shí),如果異常信號沒有捕獲出來將會影響您的測試結(jié)果。ZDS2000系列示波器最大可達(dá)330kwfms/s波形刷新率,同檔業(yè)界之最。

       通過上面對波形刷新率的了解,我們可對波形刷新率進(jìn)行驗(yàn)證。以ZDS2022示波器作為例子。

       首先接入一個(gè)1M的方波信號,一鍵捕獲得到正常波形,點(diǎn)擊【Display】將顯示類型改為點(diǎn)顯示,將時(shí)基檔位調(diào)到50ns/div,讓全屏采滿700ns;點(diǎn)擊【Measure】,打開測量統(tǒng)計(jì),點(diǎn)擊測量選項(xiàng)中的觸發(fā)計(jì)數(shù)器即波形每秒觸發(fā)的次數(shù)同理可測出330kwfms/s的波形刷新率。如下圖所示:

圖片23.png

                               圖4 驗(yàn)證示波器的最大波形刷新率

       波形刷新率與時(shí)基有關(guān),不同型號的示波器測出最大波形刷新率的時(shí)基不同。比如測量T公司的DPO2000系列手冊標(biāo)稱擁有最大5.5kwfms/s的波形刷新率,驗(yàn)證最大波形刷新率時(shí)將時(shí)基調(diào)為200ns/div。

       綜上所述,您對示波器的波形刷新率應(yīng)該有了一定的認(rèn)識,周立功致遠(yuǎn)電子的ZDS2000系列示波器采用大規(guī)模的FPGA技術(shù),全硬件加速并行處理,創(chuàng)造波形刷新率新高,最高可達(dá)33萬次每秒的波形刷新率,遠(yuǎn)高于同行同檔產(chǎn)品,死區(qū)時(shí)間更短,可更大概率捕獲異常信號。


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