為什么你的示波器抓不到低概率的異常信號?

發(fā)布時(shí)間:2015-12-3 11:05    發(fā)布者:designapp
關(guān)鍵詞: 示波器 , 波形
  摘要:很多工程師常常會(huì )發(fā)現這樣的一個(gè)問(wèn)題,自己做好的電路板在調試過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現有任何的異常,但是卻在使用不久發(fā)現各種問(wèn)題或者出現故障。其最主要的原因就是異常信號在調試過(guò)程中沒(méi)有正確抓出,導致錯誤的測量結果。那么如何讓您在調試中異常信號一覽無(wú)余呢?
  很多工程師常常會(huì )發(fā)現這樣的一個(gè)問(wèn)題,自己做好的電路板在調試過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現有任何的異常,但是卻在使用不久發(fā)現各種問(wèn)題或者出現故障。其最主要的原因就是異常信號在調試過(guò)程中沒(méi)有正確抓出,導致錯誤的測量結果。那么如何讓您在調試中異常信號一覽無(wú)余呢?這其實(shí)考驗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,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(guò)程由若干個(gè)捕獲周期組成。
  一個(gè)捕獲周期由采樣時(shí)間和死區時(shí)間組成。
  采樣時(shí)間指的是模擬信號轉化為數字信號并存儲的過(guò)程。
  死區時(shí)間指的是示波器對采樣存儲回來(lái)的數字信號進(jìn)行測量運算,顯示等處理的過(guò)程。其中死區時(shí)間內示波器不進(jìn)行采集。
  由此可知,死區時(shí)間的大小將影響捕獲周期的長(cháng)短進(jìn)而影響波形刷新率的高低。如下圖所示:
  

  圖1不同刷新率對死區時(shí)間的影響
  從圖中可知,波形刷新率更高的示波器,擁有更短的死區時(shí)間,也就有著(zhù)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時(shí)間較長(cháng),對于低概率的異常信號需要很長(cháng)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2: 5k wfms/s的帶毛刺的信號圖)
  

  (圖3: 330k wfms/s的帶毛刺的信號圖)
  從兩個(gè)動(dòng)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(hù)在購買(mǎi)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(méi)有捕獲出來(lái)將會(huì )影響您的測試結果。ZDS2000系列示波器最大可達330kwfms/s波形刷新率,同檔業(yè)界之最。
  通過(guò)上面對波形刷新率的了解,我們可對波形刷新率進(jìn)行驗證。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(lèi)型改為點(diǎn)顯示,將時(shí)基檔位調到50ns/div,讓全屏采滿(mǎn)700ns;點(diǎn)擊【Measure】,打開(kāi)測量統計,點(diǎn)擊測量選項中的觸發(fā)計數器即波形每秒觸發(fā)的次數同理可測出330kwfms/s的波形刷新率。如下圖所示:
  

  圖4 驗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系列手冊標稱(chēng)擁有最大5.5kwfms/s的波形刷新率,驗證最大波形刷新率時(shí)將時(shí)基調為200ns/div。
  綜上所述,您對示波器的波形刷新率應該有了一定的認識,周立功致遠電子的ZDS2000系列示波器采用大規模的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33萬(wàn)次每秒的波形刷新率,遠高于同行同檔產(chǎn)品,死區時(shí)間更短,可更大概率捕獲異常信號。
                               
               
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