一、基于示波器的電源紋波的測(cè)試

　　1、什么叫紋波？

　　紋波（ripple）的定義是指在直流電壓或電流中，疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量。

　　它主要有以下害處：

　　1.1.容易在用電器上產(chǎn)生諧波，而諧波會(huì)產(chǎn)生更多的危害;

　　1.2.降低了電源的效率;

　　1.3.較強(qiáng)的紋波會(huì)造成浪涌電壓或電流的產(chǎn)生，導(dǎo)致燒毀用電器;

　　1.4.會(huì)干擾數(shù)字電路的邏輯關(guān)系，影響其正常工作;

　　1.5.會(huì)帶來(lái)噪音干擾，使圖像設(shè)備、音響設(shè)備不能正常工作

　　2、紋波、紋波系數(shù)的表示方法

　　可以用有效值或峰值來(lái)表示，或者用絕對(duì)量、相對(duì)量來(lái)表示;

　　單位通常為：mV

　　一個(gè)電源工作在穩(wěn)壓狀態(tài)，其輸出為12V5A，測(cè)得紋波的有效值為10mV，這10mV就是紋波的絕對(duì)量，而相對(duì)量，即紋波系數(shù)=紋波電壓/輸出電壓=10mv/12V=0.12%。

　　3、紋波的測(cè)試方法

　　3.1.以20M示波器帶寬為限制標(biāo)準(zhǔn)，電壓設(shè)為PK-PK（也有測(cè)有效值的），去除示波器控頭上的夾子與地線（因?yàn)檫@個(gè)本身的夾子與地線會(huì)形成環(huán)路，像一個(gè)天線接收雜訊，引入一些不必要的雜訊），使用接地環(huán)（不使用接地環(huán)也可以，不過(guò)要考慮其產(chǎn)生的誤差），在探頭上并聯(lián)一個(gè)10UF電解電容與一個(gè)0.1UF瓷片電容，用示波器的探針直接進(jìn)行測(cè)試;如果示波器探頭不是直接接觸輸出點(diǎn)，應(yīng)該用雙絞線，或者50Ω同軸電纜方式測(cè)量。

　　4、開(kāi)關(guān)電源紋波的主要分類(lèi)

　　開(kāi)關(guān)電源輸出紋波主要來(lái)源于五個(gè)方面：

　　4.1.輸入低頻紋波;

　　4.2.高頻紋波;

　　4.3.寄生參數(shù)引起的共模紋波噪聲;

　　4.4.功率器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中產(chǎn)生的超高頻諧振噪聲;

　　4.5.閉環(huán)調(diào)節(jié)控制引起的紋波噪聲。

　　5、電源紋波測(cè)試

　　紋波是疊加在直流信號(hào)上的交流干擾信號(hào)，是電源測(cè)試中的一個(gè)很重要的標(biāo)準(zhǔn)。尤其是作特殊用途的電源，如激光器電源，紋波則是其致命要害之一。所以，電源紋波的測(cè)試就顯得極為重要。

　　電源紋波的測(cè)量方法大致分為兩種：一種是電壓信號(hào)測(cè)量法;另一鐘是電流信號(hào)測(cè)量法。

　　一般對(duì)于恒壓源或紋波性能要求不大的恒流源，都可以用電壓信號(hào)測(cè)量法。而對(duì)于紋波性能要求高的恒流源則最好用電流信號(hào)測(cè)量法。

　　電壓信號(hào)測(cè)量紋波是指，用示波器測(cè)量疊加在直流電壓信號(hào)上的交流紋波電壓信號(hào)。對(duì)于恒壓源，測(cè)試可以直接用電壓探頭測(cè)量輸出到負(fù)載上的電壓信號(hào)。對(duì)于恒流源的測(cè)試，則一般是通過(guò)使用電壓探頭，測(cè)量采樣電阻兩端的電壓波形。整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，示波器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號(hào)的關(guān)鍵。

　　所用的儀器是：配有電壓測(cè)量探頭的TDS1012B示波器。

　　測(cè)量之前需要進(jìn)行如下設(shè)置。

　　1.通道設(shè)置：

　　耦合：即通道耦合方式的選擇。紋波是疊加在直流信號(hào)上的交流信號(hào)，所以，我們要測(cè)試紋波信號(hào)就可以去掉直流信號(hào)，直接測(cè)量所疊加的交流信號(hào)就好。

　　寬帶限制：關(guān)

　　探頭：首先選用電壓探頭的方式。然后選擇探頭的衰減比例。必須與實(shí)際所用探頭的衰減比例保持一致，這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實(shí)的數(shù)據(jù)。比如，所用電壓探頭放在×10檔，則此時(shí)，這里的探頭的選項(xiàng)也必須設(shè)置為×10檔。

　　2.觸發(fā)設(shè)置：

　　類(lèi)型：邊沿

　　信源：實(shí)際所選擇的通道，如，準(zhǔn)備用CH1通道進(jìn)行測(cè)試，則此處就應(yīng)該選擇為CH1。

　　斜率：上升。

　　觸發(fā)方式：如果是在實(shí)時(shí)地觀察紋波信號(hào)，則選擇‘自動(dòng)’觸發(fā)。示波器會(huì)自動(dòng)跟隨實(shí)際所測(cè)信號(hào)的變化，并顯示。這個(gè)時(shí)候，你也可通過(guò)設(shè)置測(cè)量按鈕，實(shí)時(shí)地顯示你所需要的測(cè)量的數(shù)值。但是，如果你想要捕捉某次測(cè)量時(shí)的信號(hào)波形，則需要將觸發(fā)方式設(shè)置為‘正?！|發(fā)。此時(shí)，還需要設(shè)置觸發(fā)電平的大小。一般當(dāng)你知道你所測(cè)量的信號(hào)峰值時(shí)，將觸發(fā)電平設(shè)置為所測(cè)信號(hào)峰值的1/3處。如果不知道，則觸發(fā)電平可以設(shè)置的稍微小一些。

　　耦合：直流或交流…，一般用交流耦合。

　　3.采樣長(zhǎng)度（秒/格）：

　　采樣長(zhǎng)度的設(shè)置決定能否采樣到所需要的數(shù)據(jù)。當(dāng)所設(shè)置的采樣長(zhǎng)度過(guò)大時(shí)，就會(huì)漏掉實(shí)際信號(hào)中的高頻成分;當(dāng)所設(shè)置的采樣長(zhǎng)度過(guò)小時(shí)，就只能看到所測(cè)實(shí)際信號(hào)的局部，同樣無(wú)法得到真實(shí)的實(shí)際信號(hào)。所以，在實(shí)際測(cè)量時(shí)，需來(lái)回旋轉(zhuǎn)按鈕，仔細(xì)觀察，直到所顯示波形是真實(shí)的完整的波形。

　　4.采樣方式：

　　可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。如，要求測(cè)量紋波的P-P值，則最好選擇峰值測(cè)量法。采樣次數(shù)也可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定，這與采樣頻率及采樣長(zhǎng)度有關(guān)。

　　5.測(cè)量：

　　通過(guò)選擇對(duì)應(yīng)通道的峰值測(cè)量，示波器就可以幫你把所需要的數(shù)據(jù)及時(shí)顯示出來(lái)。同時(shí)也可以選擇對(duì)應(yīng)通道的頻率、最大值、均方根值等。

　　通過(guò)對(duì)示波器進(jìn)行合理設(shè)置和規(guī)范的操作，一定可以得到所需的紋波信號(hào)。但是，在測(cè)量過(guò)程中一定要注意防止其它信號(hào)對(duì)于示波器探頭自身的干擾，以免所測(cè)量的信號(hào)不夠真實(shí)。

　　通過(guò)電流信號(hào)測(cè)量法測(cè)量紋波值是指，測(cè)量疊加在直流電流信號(hào)上的交流紋波電流信號(hào)。對(duì)于紋波指標(biāo)要求比較高的恒流源，即要求紋波比較小的恒流源，采用電流信號(hào)直接測(cè)量法可以得到更加真實(shí)紋波信號(hào)。與電壓測(cè)量法不同的是，這里還用到了電流探頭。比如，繼續(xù)用上述的示波器，再加一個(gè)電流放大器和一個(gè)電流探頭。此時(shí)，只需用電流探頭夾住輸出到負(fù)載的電流信號(hào)，就可以進(jìn)行電流測(cè)量法來(lái)測(cè)量輸出電流的紋波信號(hào)了。與電壓測(cè)量法一樣，整個(gè)測(cè)試過(guò)程中，示波器及電流放大器的設(shè)置是能否采樣到真實(shí)信號(hào)的關(guān)鍵。

　　其實(shí)，用這種方法測(cè)量時(shí)，示波器的基本設(shè)置及用法與上述相同。不同的是，通道設(shè)置中探頭的設(shè)置有所不同。在這里，需要選則電流探頭的方式。然后，選擇探頭的比例，必須與放大器所設(shè)置的這個(gè)比例相同，這樣從示波器所讀取數(shù)才是真實(shí)的數(shù)據(jù)。比如，所用放大器的這個(gè)比例設(shè)置為5A/V，則此時(shí)示波器的這一項(xiàng)也需設(shè)置為5A/V。至于電流放大器的耦合方式，當(dāng)示波器的通道耦合已經(jīng)選擇為交流耦合時(shí)，則這里選擇交流或直流都可以。

　　需要注意的是，用這種方法時(shí)，需先打開(kāi)示波器，然后再打開(kāi)電流放大器。且，記得在使用前對(duì)電流探頭先消磁。

　　另外，測(cè)量電源紋波本身有一定技巧性。圖1給出了一個(gè)不當(dāng)使用示波器測(cè)量電源紋波的實(shí)例。在這個(gè)例子中出現(xiàn)了幾個(gè)錯(cuò)誤，首先是使用了接地線很長(zhǎng)的示波器探針;其二是讓由探針和接地線形成的回路靠近功率變壓器和開(kāi)關(guān)元件;最后是允許在示波器探針和輸出電容之間形成額外的電感。其結(jié)果帶來(lái)的問(wèn)題是在測(cè)得的紋波波形中攜帶了拾取的高頻成分。

　　在電源中有許多很容易耦合到探針中的高速的、大電壓和電流信號(hào)波形，其中包括來(lái)自功率變壓器的磁場(chǎng)耦合、來(lái)自開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)的電場(chǎng)耦合、以及由變壓器交繞（interwinding）電容產(chǎn)生的共模電流。

　　圖1：不當(dāng)?shù)募y波測(cè)量得到糟糕的結(jié)果。

　　采用正確的測(cè)量技術(shù)可切實(shí)改善紋波測(cè)量的結(jié)果。首先，通常會(huì)規(guī)定紋波的帶寬上限，以避免拾取超出紋波帶寬上限的高頻噪聲，應(yīng)該給用于測(cè)量的示波器設(shè)定合適的帶寬上限。其次，可以通過(guò)摘掉探針的“帽子”來(lái)去掉接地長(zhǎng)引線形成的天線。如圖2所示，我們把一段短線繞在探針接地引線周?chē)⑹怪c電源地相連接。這樣做附帶的好處是縮短暴露在電源附近高強(qiáng)度電磁輻射中的探針長(zhǎng)度，從而進(jìn)一步減少高頻拾取。

　　最后，在隔離電源中，真正的共模電流是由在探針接地引線中流動(dòng)的電流產(chǎn)生的，這就使得在電源地和示波器地之間產(chǎn)生電壓降，表現(xiàn)為紋波。要抑制這個(gè)紋波，需要在電源設(shè)計(jì)中仔細(xì)考慮共模濾波問(wèn)題。

　　此外，把把示波器引線繞在鐵芯上可減小這個(gè)電流，因?yàn)檫@樣會(huì)形成一個(gè)不影響差分電壓測(cè)量、但可降低由共模電流產(chǎn)生的測(cè)量誤差的共模電感。圖2顯示了采用改進(jìn)測(cè)量技術(shù)對(duì)同一電路得到的紋波電壓測(cè)量結(jié)果?？梢钥吹?，高頻尖刺已幾乎消除。

　　圖2：四種簡(jiǎn)單改進(jìn)極大地改善了測(cè)量結(jié)果。

　　事實(shí)上，當(dāng)電源集成到系統(tǒng)中之后，電源紋波性能甚至?xí)谩Ｔ陔娫春拖到y(tǒng)其它部分之間幾乎總會(huì)存在一定量的電感。電感可能是由導(dǎo)線或在印刷線路板上的蝕刻線形成的，而在芯片附近總會(huì)有作為電源負(fù)載的附加旁路電容，這兩者形成低通濾波效應(yīng)并進(jìn)一步降低電源紋波和/或高頻噪聲。

　　舉一個(gè)極端的例子，由電感量為15nH的長(zhǎng)一英寸的短線和電容量10μF的旁路電容構(gòu)成的濾波器，其截止頻率為400kHz。該實(shí)例意味著能大幅減少高頻噪聲。該濾波器的截止頻率比電源紋波頻率低很多倍，可以切實(shí)降低紋波。聰明的工程師應(yīng)該在測(cè)試過(guò)程中設(shè)法利用它。

　　二、示波器觸發(fā)原理及有效使用方法

　　本文的目的在于幫助工程師了解觸發(fā)的基本原理以及有效使用觸發(fā)的策略。

　　什么是觸發(fā)？

　　任何示波器的存儲(chǔ)器都是有限的，因此所有示波器都必須使用觸發(fā)。觸發(fā)是示波器應(yīng)該發(fā)現(xiàn)的用戶(hù)感興趣的事件。換句話說(shuō)，它是用戶(hù)想要在波形中尋找的東西。觸發(fā)可以是一個(gè)事件（即波形中的問(wèn)題），但不是所有的觸發(fā)都是事件。觸發(fā)實(shí)例包括邊沿觸發(fā)、毛刺信號(hào)觸發(fā)和數(shù)字碼型觸發(fā)。

　　示波器必須使用觸發(fā)的原因在于其存儲(chǔ)器的容量有限。例如，Agilent 90000 系列示波器具有 20 億采樣的存儲(chǔ)器深度。但是，即便擁有如此大容量的存儲(chǔ)器，示波器仍需要一些事件來(lái)區(qū)分哪 20 億個(gè)采樣需要顯示給用戶(hù)。盡管 20 億的采樣聽(tīng)起來(lái)似乎非常龐大，但這仍不足以確保示波器存儲(chǔ)器能夠捕獲到感興趣的事件。

　　示波器的存儲(chǔ)器可視為一個(gè)傳送帶。無(wú)論什么時(shí)候進(jìn)行新的采樣，采樣都會(huì)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)器存滿時(shí)，最舊的采樣就會(huì)被刪除，以便保存最新采樣。當(dāng)觸發(fā)事件發(fā)生時(shí)，示波器就會(huì)捕獲足夠的采樣，以將觸發(fā)事件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器要求的位置（通常是在中間），然后將這些數(shù)據(jù)顯示給用戶(hù)。

　　重復(fù)采樣模式與單次采樣模式

　　過(guò)去，最常見(jiàn)的示波器運(yùn)行模式是重復(fù)模式。這意味著一旦示波器觸發(fā)并將數(shù)據(jù)顯示給用戶(hù)，它將立即開(kāi)始搜索下一個(gè)觸發(fā)事件。這就是示波器波形更新如此頻繁的原因。

　　任何一款示波器要想進(jìn)行觸發(fā)并將數(shù)據(jù)顯示給用戶(hù)，都需要時(shí)間來(lái)重新準(zhǔn)備觸發(fā)。這個(gè)時(shí)間也稱(chēng)為“掛起時(shí)間”。在掛起時(shí)間內(nèi)，示波器不能捕獲任何波形。因此，掛起時(shí)間越短，錯(cuò)失的事件越少。例如，如果有一個(gè)毛刺信號(hào)恰巧在掛起時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)，那么它將不能在示波器的顯示屏上顯示。如果這個(gè)毛刺信號(hào)是一個(gè)罕見(jiàn)事件，則用戶(hù)可能認(rèn)為波形中沒(méi)有毛刺信號(hào)，而事實(shí)上它卻是存在的。因此，示波器的掛起時(shí)間越短，錯(cuò)失波形中重要事件的幾率就越低。

　　表述此概念的另一種方法是“更新速率”，即每秒鐘的波形數(shù)量。例如，Agilent 7000 系列示波器具有 100000 波形/秒的更新速率。

　　單次采樣模式用于查找單一觸發(fā)，而不會(huì)繼續(xù)采集更多波形。因此，當(dāng)用戶(hù)想要查找某個(gè)事件，檢查導(dǎo)致該事件的原因和事件發(fā)生后所出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)，便可使用單次采樣模式。這種模式對(duì)于分析不重復(fù)并且每次操作都會(huì)發(fā)生變化的波形尤其重要。

　　自動(dòng)模式與觸發(fā)模式

　　如果沒(méi)有發(fā)生觸發(fā)事件，將會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？這一個(gè)非常好的問(wèn)題。在這種情況下，屏幕上的波形將不會(huì)更新。這不是我們想要的情況，因?yàn)橛脩?hù)可能不知道如何改變觸發(fā)來(lái)獲得屏幕上的波形。例如，如果探頭滑落，示波器將可能停止觸發(fā)。不過(guò)，如果屏幕不能更新，信號(hào)丟失將很不明顯。

　　為了解決這個(gè)問(wèn)題，示波器擁有一個(gè)稱(chēng)為“自動(dòng)（Auto）”觸發(fā)的模式。在此模式下，如果在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)法找到觸發(fā)，示波器將自動(dòng)觸發(fā)以更新屏幕。通常，示波器上有一些指示器（例如前面板上的 LED）來(lái)指示上一個(gè)觸發(fā)是真實(shí)觸發(fā)還是自動(dòng)觸發(fā)。這樣，如果用戶(hù)看到“自動(dòng)（Auto）”指示器，他們就會(huì)知道所設(shè)置的觸發(fā)沒(méi)有發(fā)生。例如，如果用戶(hù)設(shè)置的觸發(fā)為毛刺信號(hào)，他們將會(huì)知道示波器沒(méi)有檢測(cè)出毛刺信號(hào)。

　　然而，當(dāng)您回顧上一段的內(nèi)容時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)自動(dòng)觸發(fā)發(fā)生時(shí)，它就意味著每次觸發(fā)之后，示波器進(jìn)行重新準(zhǔn)備時(shí)具有掛起時(shí)間。為了完全避免這一時(shí)間，示波器應(yīng)改為“觸發(fā)（triggered）”模式。（這在某些示波器中稱(chēng)為“正?！蹦Ｊ剑?。在“觸發(fā)（triggered）”模式中，除非發(fā)現(xiàn)觸發(fā)事件，否則示波器將不會(huì)進(jìn)行觸發(fā)。因此，如果用戶(hù)將觸發(fā)模式設(shè)置為毛刺信號(hào)并且示波器一直沒(méi)有進(jìn)行觸發(fā)，那么用戶(hù)就可以確信毛刺信號(hào)沒(méi)有發(fā)生（至少示波器能夠檢測(cè)出）。

　　三、示波器死區(qū)時(shí)間和波形捕獲率對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

　　發(fā)展到今天，傳統(tǒng)的模擬示波器已經(jīng)漸漸淡出了人們的視野，數(shù)字示波器幾乎已經(jīng)取代模擬示波器成為硬件工程師手中電路調(diào)試的最常用的一種儀器設(shè)備了。你是否覺(jué)得示波器提供給了被測(cè)信號(hào)的所有信息呢？事實(shí)上，示波器在大部分時(shí)間都處在一個(gè)無(wú)法檢測(cè)信號(hào)的無(wú)信號(hào)狀態(tài)，通常把這段丟失信號(hào)的時(shí)間稱(chēng)為死區(qū)時(shí)間。

　　什么是死區(qū)時(shí)間

　　要想了解死區(qū)時(shí)間的來(lái)源，需要先對(duì)數(shù)字示波器的結(jié)構(gòu)有一個(gè)基本的了解。數(shù)字示波器的典型組成框圖如圖1、圖2所示。

　　圖1：傳統(tǒng)數(shù)字示波器組成框圖。

　　圖2：R&S公司RTO系列示波器組成框圖。

　　被測(cè)信號(hào)通過(guò)輸入通道進(jìn)入示波器，并通過(guò)垂直系統(tǒng)中的衰減器和放大器加以調(diào)節(jié)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）按照固定的時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，并將各個(gè)信號(hào)振幅轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字值，稱(chēng)為“樣本點(diǎn)”。采集模塊隨后則執(zhí)行處理功能，例如樣本抽取，默認(rèn)一般都為采樣模式。輸出數(shù)據(jù)作為樣本點(diǎn)（samples）存儲(chǔ)在采集存儲(chǔ)器中。存儲(chǔ)的樣點(diǎn)數(shù)目用戶(hù)可以通過(guò)記錄長(zhǎng)度進(jìn)行設(shè)置。

　　根據(jù)用戶(hù)的需求，還可以對(duì)這些樣本點(diǎn)進(jìn)一步后處理。后處理任務(wù)包括算數(shù)功能（例如求平均值）、數(shù)學(xué)運(yùn)算（例如FIR濾波）、自動(dòng)測(cè)量（例如上升時(shí)間或下降時(shí)間）以及分析功能（例如直方圖或模板測(cè)試）。其他后處理例如還包括協(xié)議解碼、抖動(dòng)分析和矢量信號(hào)分析等等。

　　對(duì)于數(shù)字示波器而言，基本上對(duì)波形樣本執(zhí)行的處理步驟沒(méi)有任何限制。這些后處理功能或者使用軟件通過(guò)該儀器的主處理程序執(zhí)行，或者使用專(zhuān)用的ASIC或FPGA硬件執(zhí)行，具體取決于示波器的結(jié)構(gòu)。最終結(jié)果隨后通過(guò)示波器的顯示屏呈現(xiàn)給用戶(hù)。

　　從圖1和圖2中可以看到R&S RTO系列示波器和傳統(tǒng)數(shù)字示波器的在信號(hào)處理過(guò)程上的區(qū)別，它使用了專(zhuān)門(mén)獨(dú)立開(kāi)發(fā)的ASIC芯片RTC和FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)波形樣本的后處理，如通道校準(zhǔn)、樣本抽取、數(shù)字濾波、math、直方圖測(cè)量、模板測(cè)試以及FFT、自動(dòng)測(cè)量、協(xié)議解碼等等，大大降低了主處理器的工作負(fù)荷，同時(shí)在RTO芯片中用數(shù)字觸發(fā)取代了模擬觸發(fā)電路，消除了模擬觸發(fā)電路帶來(lái)的觸發(fā)抖動(dòng)，傳統(tǒng)的中高端示波器為了減小這部分抖動(dòng)，需要大量的DSP后處理。硬件結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新，極大的縮短了RTO示波器波形樣本后處理所耗費(fèi)的時(shí)間。

　　示波器從信號(hào)采樣捕獲到波形樣本的處理顯示這一周期，稱(chēng)為捕獲周期，在前一個(gè)捕獲周期結(jié)束后，示波器才能夠捕獲下一個(gè)新波形。所以，數(shù)字示波器將捕獲周期的大部分時(shí)間都用于對(duì)波形樣本的后處理上，在這一處理過(guò)程中，示波器就處于無(wú)信號(hào)狀態(tài)，無(wú)法繼續(xù)監(jiān)測(cè)被測(cè)信號(hào)。從根本上來(lái)說(shuō)，死區(qū)時(shí)間就是數(shù)字示波器對(duì)波形樣本后處理所需要的時(shí)間。

　　死區(qū)時(shí)間和捕獲周期及波形捕獲率關(guān)系

　　圖3顯示了一個(gè)波形捕獲周期的示意圖。捕獲周期由有效捕獲時(shí)間和死區(qū)時(shí)間周期組成。在有效捕獲時(shí)間內(nèi)，示波器按照用戶(hù)設(shè)定波形樣本數(shù)進(jìn)行捕獲，并將其寫(xiě)入采集存儲(chǔ)器中。捕獲的死區(qū)時(shí)間包含固定時(shí)間和可變時(shí)間兩部分。固定時(shí)間具體取決于各個(gè)儀器的架構(gòu)本身。可變時(shí)間則取決于處理所需的時(shí)間，它與設(shè)定的捕獲樣本數(shù)（記錄長(zhǎng)度）、水平刻度、采樣率以及所選后處理功能（例如，插值、數(shù)學(xué)函數(shù)、測(cè)量和分析）多少都有直接關(guān)系。死區(qū)時(shí)間和捕獲周期之比死區(qū)時(shí)間比也是示波器的一個(gè)重要特性，捕獲周期的倒數(shù)就是波形捕獲率。

　　圖3：數(shù)字示波器的一個(gè)捕獲周期。

　　例如，如果有效捕獲時(shí)間是100ns（樣本數(shù)為1k，采樣率為10G），而死區(qū)時(shí)間是10ms，那么整個(gè)捕獲周期所用的時(shí)間是10.0001ms。由此得到的死區(qū)時(shí)間比是99.999%，而波形捕獲率是每秒不到100個(gè)波形。目前市場(chǎng)上大部分示波器在常規(guī)測(cè)量模式下面的波形捕獲率都在幾百次的量級(jí)，R&S公司最新的RTO系列示波器在同等條件下可以實(shí)現(xiàn)最高1，000，000次的波形捕獲率，死區(qū)時(shí)間比可以降低到90%一下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)要高出其他示波器。有些帶寬≤1G的示波器在其最高采樣率下，可以達(dá)到50，000次/秒的波形捕獲率，其死區(qū)時(shí)間比也高達(dá)99.5%以上。

　　死區(qū)時(shí)間和波形捕獲率對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響

　　很多工程師在硬件調(diào)試過(guò)程中可能遇會(huì)到過(guò)這樣的情形：在調(diào)試的后期階段，電路板主要器件的焊接基本完成，在進(jìn)行功能驗(yàn)證過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)一運(yùn)行沒(méi)多久就會(huì)出故障，但是通過(guò)示波器查看關(guān)鍵的時(shí)鐘和使能信號(hào)都“沒(méi)有問(wèn)題”，最終將故障原因定為在軟件原因，然后逐行檢查代碼，進(jìn)行軟件優(yōu)化?，F(xiàn)在已經(jīng)對(duì)示波器的死區(qū)時(shí)間已經(jīng)有了清晰的認(rèn)識(shí)，對(duì)于上面的情形還有一種可能就是示波器漏掉了導(dǎo)致系統(tǒng)故障的偶發(fā)信號(hào)，圖4可以很形象的說(shuō)明這一問(wèn)題：

　　圖4：示波器死區(qū)時(shí)間導(dǎo)致丟失關(guān)鍵偶發(fā)信號(hào)。

　　由于示波器死區(qū)時(shí)間的存在，導(dǎo)致示波器可能漏掉關(guān)鍵的異常信號(hào)，而給用戶(hù)顯示一個(gè)帶有欺騙性的結(jié)果，最終誤導(dǎo)用戶(hù)的判斷，會(huì)大大延長(zhǎng)調(diào)試時(shí)間，降低調(diào)試效率。

　　根據(jù)公式1，如果波形捕獲時(shí)間（即，樣本數(shù)×分辨率，或10×水平刻度）、波形捕獲率和信號(hào)事件發(fā)生速率（例如脈沖干擾的重復(fù)速率）均已確定，那么增加測(cè)量時(shí)間，會(huì)加大捕獲并顯示信號(hào)事件的概率：

　　公式 1：

　　P：捕獲偶發(fā)重復(fù)信號(hào)事件的概率［單位是%］

　　GlitchRate：信號(hào)故障頻率（例如，重復(fù)脈沖干擾）［單位是1/s］

　　T：有效捕獲時(shí)間或波形顯示時(shí)間（記錄長(zhǎng)度/采樣速率，或記錄長(zhǎng)度×分辨率，或10×?xí)r間量程/格）［單位是s］

　　AcqRate：波形捕獲率［單位是wfms/s］

　　Tmeasure：測(cè)量時(shí)間［單位是s］

　　如果知道概率，對(duì)公式1進(jìn)行變換，可以計(jì)算捕獲該偶發(fā)信號(hào)所需時(shí)間：

　　公式2：

　　假定某個(gè)信號(hào)帶一個(gè)有每秒重復(fù)10次的異常。該信號(hào)本身以數(shù)據(jù)形式顯示在示波器上，所采用的水平刻度為10ns/div。如果所用顯示屏有10個(gè)水平格，則可以計(jì)算100ns的有效捕獲時(shí)間。為了確保捕獲所需信號(hào)事件的置信度較高，需要使用99.9%的概率。現(xiàn)在，所需的測(cè)試時(shí)間取決于示波器的波形捕獲率。下表統(tǒng)計(jì)了幾種不同的波形捕獲率所對(duì)應(yīng)的所需測(cè)試時(shí)間。

　　表1：在概率為99.9%（T=100ns，GlitchRate=10/s）的條件下，捕獲重復(fù)異常信號(hào)所需時(shí)間。

　　雖然R&S的RTO系列示波器在該條件下的死區(qū)時(shí)間比還有接近90%左右，但是相比于其他死去時(shí)間比在99.5%以上的示波器，其發(fā)現(xiàn)偶發(fā)異常信號(hào)能力確是成數(shù)量級(jí)的上升，可以幫助工程師極大的提高調(diào)試效率。試問(wèn)：有幾位工程師在檢查每一個(gè)信號(hào)時(shí)可以在示波器上看超過(guò)7秒鐘時(shí)間呢？

　　前面也提到，波形捕獲率和水平刻度、記錄長(zhǎng)度、采樣率的設(shè)置都有關(guān)系，在實(shí)際測(cè)量中，如何根據(jù)實(shí)際的被測(cè)信號(hào)在這些參數(shù)設(shè)置中找到一個(gè)平衡點(diǎn)，以最高的捕獲概率查看波形，提高調(diào)試效率，這是工程師在數(shù)字示波器使用過(guò)程中需要考慮的問(wèn)題，這一部分會(huì)在以后文章中專(zhuān)門(mén)討論。

　　四、簡(jiǎn)述兩種示波器測(cè)量眼圖的差別

　　簡(jiǎn)述兩種示波器測(cè)量眼圖的差別

　　中心議題：

　　力科示波器進(jìn)行眼圖測(cè)量

　　新舊兩款軟件包使用方法不同

　　力科示波器捕獲了50MS的數(shù)據(jù)，并一次性地對(duì)所有這些數(shù)據(jù)進(jìn)行眼圖測(cè)量，得到了18.73449M個(gè)比特位（UI）的眼圖。如下圖所示。

　　XXK的示波器捕獲了574996個(gè)比特位（UI），但一次只能對(duì)這些UI中的8000個(gè)UI做眼圖測(cè)量。如下圖顯示了“UIs:8000:574996，Total:8000:574966 ”。 如何才能對(duì)捕獲到的所有的數(shù)據(jù)做眼圖呢？ 這是個(gè)問(wèn)題。

　　如果您在使用的是XXK的老軟件包RT-EYE，那么您需要在C：\下的某個(gè)文件夾中找到某個(gè)tdsrt-eye文件進(jìn)行手工修改，去掉這個(gè)限制，但在去掉之后如果您捕獲數(shù)據(jù)超過(guò)5Mpts會(huì)容易死機(jī)。 如果您是在用XXK示波器新的DPOJET軟件包，那么需要在”Analyze”菜單下的“Perferences setup”子菜單的又一個(gè)子菜單“Measurement”的的某個(gè)子選項(xiàng)中找到設(shè)置。 不是XXK示波器發(fā)燒友似乎是找不到的呵！