示波器基本原理之四:波形捕获率 (2)

为了在固定时间段内提高捕获偶发毛刺的几率,示波器必须多次捕获信号,而且越快越好。这就是方程中要加入的示波器波形捕获率因数。“N”是指示波器的捕获数量,等于示波器波形捕获率乘以适当的观察时间。观察时间是指观察示波器屏幕上的波形的时间,以确定将探头移到另一个测试点之前状态是否正常。对于示波器来说,异常事件捕获几率方程可简化为:

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3. 毛刺捕获比较

使用上述几率方程和静寂时间方程式,可以对两个具有相似性能特征和价位的 500-MHz 带宽示波器进行测量比较。

在进行比较测量时,使用真实电路来生成一个随机亚稳状态(偶发毛刺),平均每秒生成大约 5 次。分别启用每个示波器的默认设置(Default Setup)。由于我们需要观察的毛刺长度为 5 至 15 ns 的跨度,因此针对这个特定测量,我们将时基设置为***的 10 ns/ 格。为了能让每个示波器实现最高捕获率,我也没有开启其他的特殊功能,比如测量、波形运算、串行总线分析,或数字通道采集等。每个示波器开启 5 秒钟的余辉,但这不会影响它的***波形捕获率。使用示波器的默认上升边沿触发条件,触发电平设为 +1.40 V;在采集过程中出现的亚稳状态可以在屏幕中间看到。为了确定示波器捕获毛刺的几率,在计算中假定 5 秒是合适的观察时间。

从图 3 中可以看到 Keysight 3000 X 系列示波器以 1,000,000 个波形 / 秒的波形捕获率能够在 5 秒钟内可靠地捕获多次随机和偶发亚稳状态。

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通过以下计算方程可以算出 Keysight 3000 X 系列示波器的静寂时间百分比:

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当时基设置为 10 ns/ 格时,尽管示波器的静寂时间百分比约为 90%,可能感觉会显得过长,但在 5 秒内捕获毛刺的几率实际上非常高,通过以下几率计算方程得出:

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使用 Tektronix DPO/MSO3000 系列信号示波器,测量结果有很大差异,如图 4 所示。

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尽管该示波器所宣称的波形捕获率高达 55,000 个波形 / 秒,但是当我们在 10 ns/ 格进行操作时,其最大捕获率仅为 2,600 个波形 / 秒。下面是在相同测量条件下, Tektronix MSO3000 系列示波器的静寂时间百分比:

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