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基于SDS2000淺談數字示波器的死區(qū)時間

作者: 時間:2014-02-21 來源:電子產品世界 收藏

  隨著科學技術的發(fā)展,數字也越來越先進,而波形刷新率逐漸成為了數字中僅次于帶寬、采樣率、存儲深度之后的第四大技術指標。說到波形刷新率的意義就和死區(qū)時間息息相關了。

本文引用地址:http://m.ptau.cn/article/233678.htm

  何為死區(qū)時間?死區(qū)時間是數字與生俱來的一個缺陷,目前階段是無法消除的,只能夠盡力減小。不同于模擬示波器采用電子束直接打在熒光屏上的顯示模式,數字示波器是一個典型的“前端數據采集+后端數字信號處理”系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)都有這樣一個特點:前端數據采集系統(tǒng)的輸出數據吞吐量比后端數字信號處理系統(tǒng)的處理能力大很多,這就意味著后端無法“實時”處理前端輸出的數據,從而形成“死區(qū)”時間。 例如:(科技)最新的數字示波器系列的采樣率為2GSa/S,即每秒輸出2G個數據,但后續(xù)數字信號處理器每秒處理、顯示波形的能力只能達到幾百兆點每秒,也就是說處理器1秒只能夠處理采集到的幾百兆個點,剩下的數據都被丟棄,被丟棄的這些數據就是死區(qū)時間。

  如圖一所示,


圖一

  圖上為一個波形捕獲周期的示意圖。捕獲周期長度由有效捕獲時間和死區(qū)時間組成。在有效捕獲時間內,數字示波器按照用戶設定的采樣率進行捕獲,并將其寫入RAM中。死區(qū)時間可分為固定死區(qū)時間和變動死區(qū)時間兩部分。固定死區(qū)時間具體取決于當前數字示波器自身的情況,如FPGA/DSP等芯片的計算速率以及算法構架等。變動死區(qū)時間則取決于處理采集到的數據所需的時間,它與設定的存儲深度(記錄長度)、時基、采樣率以及所選后處理功能(例如,插值、數學函數、測量和分析)多少都有直接關系,所以這部分的死區(qū)時間是變動的。

  在數字示波器的眾多參數中對死區(qū)時間的影響最大的就是波形刷新率。顧名思義,波形刷新率指的就是數字示波器單位時間能夠顯示波形的數量。下面給出一個計算死區(qū)時間的公式:

  死區(qū)時間%=[100×(1-波形刷新率×時基×水平格數)]%

  如此便可得到一臺數字示波器真正能夠捕獲到信號的有效時間為:

  有效時間%=100%-死區(qū)時間%

  有了這個公式,我們就能夠進行一個大致的計算,以(科技)最新的系列超級熒光示波器為例,該產品目前波形刷新率能夠達到110,000wfm/s,屏幕水平格數為14格。假如當我們設定時基為50us時刷新率達到最大,由此計算死區(qū)時間為77%,也就是說有效時間為23%。

  而傳統(tǒng)的數字示波器的波形刷新率大多為2000左右,我們同樣以的SDS1000L系列為例,波形刷新率2000,時基50us,水平格數為18格,得出死區(qū)時間:98.2%,有效時間為1.8%。由此可看出系列的高刷新率數字示波器在捕獲信號方面的能力比SDS1000L系列強出很多。

  但是由于變動死區(qū)時間的存在,不同時基下刷新率不一樣,存儲深度也不一樣,所以具體的死區(qū)時間還需進一步詳細分析計算。


圖二

  圖二是一張用SIGLENT研發(fā)的SDS2000系列在異常信號捕獲上的實例圖,理論上來說數字示波器波形捕獲率越高,則捕獲到異常信號的速度越快、成功率越高,但是并不一定說數字示波器波形捕獲率高就一定能捕獲到異常信號,捕獲率低就一定捕獲不到。



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