波形革新率又叫波形捕捉率,指的是每秒钟波形革新的次数,单元为波形数每秒(wfms/s),是权衡示波器性能的紧张指标。较高的波形革新率可以或许进步示波器的表现质量,捕获到更多偶发特别信号,进步丈量的正确性!
波形革新率指的是每秒钟波形革新的次数,单元为波形数每秒(wfms/s)。
通常示波器的波形革新率又被以为是波形捕捉率,由于示波器就像一台高速摄像机,不停地捕捉信号,处置惩罚信号,再把信号以波形图像的情势表现在屏幕上。不停捕捉的信号反响在示波器的屏幕上便是不停革新的波形图像,每一次捕捉到下一次捕捉之间的时间隔断是一个捕捉周期,波形捕捉率是单元时间(1s)内捕捉波形的次数,反应的是示波器捕捉信号的速率。
和示波器的带宽或采样率相比,波形革新率每每不是人们存眷的主要指标。表现器上连续改变的波形,简单让人孕育发生已经观察到了全部信号的错觉。然而究竟却并非云云,在丈量中我们每每发觉,一些导致体系妨碍的偶发小概率特别信号,利用革新率较低的示波器是观察不到的,这会严峻影响工程师对题目的推断。而具有高革新率的示波器却能让偶发的小概率特别信号一清二楚。
可见波形捕捉率是一个不行轻忽的紧张指标,本文我们就来先容一下波形革新率对示波器丈量效果的影响。
如下图所示,为示波器的事情历程。探头收罗到模仿信号通过输入通道先辈入垂直放大器体系,再颠末A/D采样量化为数字信号,依据触发条件将信号收罗到存储器;采样后示波器的CPU单位对数据举行处置惩罚运算,在屏幕上表现之后,才气开始下一次的采样。
图1 示波器事情历程
示波器收罗波形、存储、处置惩罚波形和表现波形的历程构成了一个完备的捕捉周期,每一个捕捉周期包罗采样时间和去世区时间两个部门。
1、采样时间
完成一次触发的收罗、存储时间称为采样时间。
采样时间是示波器的表现收罗窗口,可以用程度时基乘以屏幕程度偏向格数来盘算。
2、去世区时间
处置惩罚和表现波形的时间被称为去世区时间。
示波器的采样和触发重要由硬件器件完成,它的速率非常快;而处置惩罚历程涉及大量的运算,它的速率重要取决于处置惩罚芯片的运算速率和算法架构等。因为数据采样的速率远弘远于数据处置惩罚速率,以是不得不在数据处置惩罚时期制止采样,这就导致在数据处置惩罚时期内的全部波形因没有被收罗而丢失。
图2 一个完备的捕捉周期
因为示波器在去世区时间内不采样数据,导致示波器捕捉到的波形存在漏掉,那么淘汰去世区时间在捕捉周期中所占的百分比,有助于淘汰信号漏掉。
如上图所示,示波器的捕捉周期为Ta(采样时间)和Td(去世区时间)之和,波形革新率为U:
去世区时间在捕捉周期中所占的百分比为:
只管如前面所述,示波器的去世区时间弘远于采样时间几个数目级。但是依据如上公式我们可以看到,采样时间雷同的两台示波器,支持波形革新率越高的示波器,其去世区时间在捕捉周期中所占的百分比越低,漏掉的信号越少。
下面再来看一下,本文开篇提到的困扰工程师们的偶发小概率特别信号,假如这些特别信号隐蔽在去世区时间段内,没有被示波器捕捉到表现出来,就会导致观察者做堕落误的推断。
为了在观察时期内淘汰对无意偶尔产生的特别信号的漏掉,就必要尽大概的进步示波器捕捉偶发特别信号的概率,下面我们看一下示波器捕捉偶发特别信号的概率与波形革新率之间的干系。
假设:
t为观察时间,单元s;
R为特别信号孕育发生的概率;
Pt为观察时间t内,示波器可以或许捕捉到该特别信号的概率
那么示波器每次捕捉信号,就可以或许收罗到该特别信号的概率为:
在观察时间t内,
示波器可以或许捕捉波形次数为: N=U * t
示波器一连无法捕捉到该特别信号产生的概率为:
示波器可捕捉特别变乱产生的概率为:
由此可见,在观察时间t和特别信号孕育发生的概率R牢固的情形下,波形革新率U越高,示波器可以捕捉到特别变乱产生的概率就越大,示波器的丈量效果就越正确。
下图可以看出波形革新率差别对捕捉偶发变乱概率的影响
如前所述,波形革新率是示波器的紧张指标,那么怎样才气知道示波器的现实革新率呢?下面我们以RIGOL最新推的DS70000示波器为例,先容怎样丈量示波器的波形革新率。
示波器DS70000每采样一帧波形,都市在背面板的AUX OUT接口输出一个脉冲信号,我们可以通过丈量AUX OUT输出信号来确定它的波形革新率。
1、预备丈量所需东西
一台DS70000作为被测示波器、一台MSO8000作为丈量示波器、一台DG992作为信号源,另有一条BNC电缆和一条一端是BNC接口一端是SMA接口的射频同轴电缆。
2、搭建测试情况
(1)将DG992前面板下方的CH1接口与DS70000前面板下方的输入通道CH2通过BNC线缆相连。
(2)将射频同轴电缆一真个SMA接口与DS70000背面板的AUX OUT接口相连,另一真个BNC接口与测试示波器MSO8000前面板下方的输入通道CH1相连。
3、设置参数举行丈量
由前面的公式可知示波器的波形革新率与许多身分相干,格外是选择差别的程度时基选择档位,波形革新率差别。
(1)起首设置DG992信号源天生一个指定频率带宽的正弦波,同时打开示波器MSO8000输入通道CH1的频率计;
(2)然后调治DS70000的程度时基到差别的档位,并分别在MSO8000上读出频率计的计数,得到DS70000差别条件下的波形革新率。
颠末丈量可以看到RIGOL DS70000系列示波器的波形革新率的确可以到达百万wfms/s以上
捕捉小概率偶发特别信号
在捕捉小概率偶发特别信号的场景下DS70000的体现怎样?
下图表现的是10万个10MHz正弦波叠加1个30MHz的幅度较低的特别正弦波构成的混淆波形。在100,000 wfms/s革新率的示波器和1,000,000 wfms/s革新率的示波器中的表现特别波形的概率,有显着的的视觉差别。
可见小概率特别信号在支持1,000,000 wfms/s波形革新率的DS70000眼前也无所遁形。
波形革新率是权衡示波器性能的要害指标,一款拥有超高革新率的示波器,可以淘汰收罗波形的漏掉,进步捕捉信号中偶发特别变乱的概率,进而进步妨碍调试的服从,是工程师的得力助手。
RIGOL自主研发的DS70000系列数字示波器,依靠于RIGOL工程师埋头十年打造的UltraVisonIII硬件平台,并通过已经申请专利的特有算法,实现了百万级另外革新率,到达了业界领先程度。
DS70000系列数字示波器充实发挥了RIGOL自主设计的“凤凰座”示波器专用芯片组杰出性能,实现了国内最高的20GSa/s采样率、4GHz及时带宽。除了硬件指标的提拔,DS70000系列数字示波器还提供了多种人性化设计,信赖必然会为您带来超高品格的体验。