4．示波器的死區(qū)時間

前面介紹過，對于模擬示波器來說，由于沒有數(shù)據(jù)處理的中間環(huán)節(jié)，信號通過掃描直接在屏幕上顯示，除了回掃的時間外，在信號捕獲和顯示上幾乎沒有間斷。而對于數(shù)字示波器來說，由于采樣率很高，現(xiàn)有的技術(shù)又無法對這么大的數(shù)據(jù)量進行實時處理，所以采集完一段波形后必須停下來等待數(shù)據(jù)處理和顯示。如圖3.17所示，在這段處理和顯示的時間段內(nèi)，示波器不響應(yīng)觸發(fā)也不進行波形捕獲，因此這段時間稱為示波器的死區(qū)時間（Dead Time）。

如果示波器的死區(qū)時間過長，那么兩次波形采集間的間隔時間就會比較長，示波器單位時間內(nèi)能夠捕獲和顯示的波形數(shù)量就會變少。所以，有時也會用波形捕獲率的指標衡量示波器單位時間內(nèi)能夠捕獲和處理的波形數(shù)量。不同系列的示波器在不同設(shè)置情況下的波形捕獲率差別很大，一般示波器的波形捕獲率為每秒幾百次或幾千次。HP公司在20世紀90年代推出的MegaZoom技術(shù)就是通過專用的處理器實現(xiàn)觸發(fā)響應(yīng)、信號處理以及波形內(nèi)插和輝度顯示，使得數(shù)字示波器的波形捕獲速度在使用很深存儲時仍然能夠達到每秒10萬次左右。圖3.18是HP 54645A示波器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其通過專用的處理器設(shè)計大大提高了波形捕獲率。現(xiàn)在，隨著技術(shù)的進步，一些示波器的最高波形捕獲率已經(jīng)可以達到每秒約100萬次。

關(guān)于死區(qū)時間和波形捕獲率有幾個關(guān)鍵點需要注意：

|死區(qū)時間過長，會造成信號的大量遺漏。如果正好有一些無法預(yù)知的信號跳變或者異常發(fā)生在死區(qū)時間內(nèi)，這個信號就不會被示波器捕獲和顯示，也不會被觀察到，這點對于信號調(diào)試是非常不利的。如果死區(qū)時間非常長或者波形捕獲率非常低，用戶能感覺到屏幕上波形更新一次很慢，或者調(diào)節(jié)示波器旋鈕時波形反應(yīng)非常遲鈍，對于使用的體驗造成很大影響。

|死區(qū)時間主要是由示波器處理波形的時間決定的，因此死區(qū)時間通常不是一個定值，具體的死區(qū)時間或者波形捕獲率與使用的內(nèi)存深度、時基刻度的設(shè)置、是否打開測量分析功能、示波器是否有專門的硬件數(shù)據(jù)加速處理能力等因素有關(guān)。

|死區(qū)時間是我們不希望的，但是以現(xiàn)有的數(shù)字處理技術(shù)的水平只能盡量減少而不可能消除。目前業(yè)內(nèi)比較常用的解決方法是采用專門設(shè)計的數(shù)據(jù)處理芯片加快數(shù)據(jù)處理或者以犧牲內(nèi)存深度、測量功能為代價。設(shè)計優(yōu)秀的示波器可以在使用比較深的內(nèi)存或者打開比較多測量分析功能時仍然保持比較小的死區(qū)時間和較高的波形捕獲率。

|如果信號的跳變或者異常是未知的，示波器只能通過一次次的捕獲來看是否能正好抓到異常的波形，死區(qū)時間過長或波形捕獲率過低會很容易漏掉這些信號，或者需要很長時間的捕獲才能抓到信號的異常。但如果信號的跳變或者異常是可以預(yù)測的，可以通過示波器的觸發(fā)去進行捕獲，不會受限于死區(qū)時間。實時示波器雖然在波形的捕獲速度方面比不上模擬示波器，但是有豐富的觸發(fā)和顯示功能，可以幫助用戶有針對性地對信號異常進行捕獲。

|波形捕獲率不等同于波形刷新率。以前在模擬示波器時代，屏幕上波形刷新的速度與波形捕獲的速度是一樣的。但在數(shù)字示波器時代，可以對波形做完采集處理再顯示，波形的捕獲率不再受限于屏幕的刷新率。最典型的例子是現(xiàn)代的數(shù)字示波器都普遍使用液晶顯示屏，液晶顯示屏的刷新率一般為每秒30次或60次，而示波器的波形捕獲率可達每秒幾千次甚至上百萬次（示波器會采集多個波形再疊加在一屏顯示）。因此，用波形捕獲率才能更好地描述示波器捕獲波形的能力。

有些時候用戶希望知道或者驗證一下當(dāng)前設(shè)置情況下的波形捕獲率，有什么辦法呢？示波器一般都有一個Trig Out的輸出口（有些型號示波器稱為Aux Out輸出口），如圖3.19所示，示波器每發(fā)生觸發(fā)并捕獲一次波形，在這個Trig Out的輸出口上就會產(chǎn)生一個脈沖。通過用計數(shù)器統(tǒng)計每秒Trig Out輸出口上脈沖的個數(shù)，就可以大概估計出當(dāng)前情況下該示波器的波形捕獲率。