示波器死區(qū)時間及波形捕獲率對測量結(jié)果的影響分析
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/194239.htm
很多工程師在硬件調(diào)試過程中可能遇會到過這樣的情形: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)行功能驗證過程中,發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)一運(yùn)行沒多久就會出故障,但是通過示波器查看關(guān)鍵的時鐘和使能信號都“沒有問題”,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)對示波器的死區(qū)時間已經(jīng)有了清晰的認(rèn)識,對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,圖4可以很形象的說明這一問題:
圖4:示波器死區(qū)時間導(dǎo)致丟失關(guān)鍵偶發(fā)信號。
由于示波器死區(qū)時間的存在,導(dǎo)致示波器可能漏掉關(guān)鍵的異常信號,而給用戶顯示一個帶有欺騙性的結(jié)果,最終誤導(dǎo)用戶的判斷,會大大延長調(diào)試時間,降低調(diào)試效率。
根據(jù)公式1,如果波形捕獲時間(即,樣本數(shù)×分辨率,或10×水平刻度)、波形捕獲率和信號事件發(fā)生速率(例如脈沖干擾的重復(fù)速率)均已確定,那么增加測量時間,會加大捕獲并顯示信號事件的概率:
公式 1:
P:捕獲偶發(fā)重復(fù)信號事件的概率[單位是%]
GlitchRate:信號故障頻率(例如,重復(fù)脈沖干擾)[單位是1/s]
T:有效捕獲時間或波形顯示時間(記錄長度/采樣速率,或記錄長度×分辨率,或10×時間量程/格)[單位是s]
AcqRate:波形捕獲率[單位是wfms/s]
Tmeasure:測量時間[單位是s]
如果知道概率,對公式1進(jìn)行變換,可以計算捕獲該偶發(fā)信號所需時間:
公式2:
假定某個信號帶一個有每秒重復(fù)10次的異常。該信號本身以數(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個水平格,則可以計算100ns的有效捕獲時間。為了確保捕獲所需信號事件的置信度較高,需要使用99.9%的概率。現(xiàn)在,所需的測試時間取決于示波器的波形捕獲率。下表統(tǒng)計了幾種不同的波形捕獲率所對應(yīng)的所需測試時間。
表1:在概率為99.9%(T=100ns,GlitchRate=10/s)的條件下,捕獲重復(fù)異常信號所需時間。
雖然RS的RTO系列示波器在該條件下的死區(qū)時間比還有接近90%左右,但是相比于其他死去時間比在99.5%以上的示波器,其發(fā)現(xiàn)偶發(fā)異常信號能力確是成數(shù)量級的上升,可以幫助工程師極大的提高調(diào)試效率。試問:有幾位工程師在檢查每一個信號時可以在示波器上看超過7秒鐘時間呢?
前面也提到,波形捕獲率和水平刻度、記錄長度、采樣率的設(shè)置都有關(guān)系,在實際測量中,如何根據(jù)實際的被測信號在這些參數(shù)設(shè)置中找到一個平衡點(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)字示波器使用過程中需要考慮的問題,這一部分會在以后文章中專門討論。
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