[发明专利]一种并行结构数字存储示波器捕获率的测试方法

说明书

技术领域

本发明属于数字示波器测试技术领域，更为具体地讲，涉及一种并行结构数字存储示波器捕获率的测试方法。

背景技术

1、引言

在时域测试领域中，数字存储示波器的应用越来越广泛。其中，波形捕获率是衡量其数据采集系统的一个重要指标。波形捕获率定义为“单位时间内示波器所能捕获并显示的波形幅数（wfms/s）”。它表达了单位时间内采集系统所获取并显示的信息量的大小。波形捕获率越高，表示数字存储示波器对偶发事件的捕获能力越强。

在近十年来，数字存储示波器的波形捕获率大大提高。例如，美国泰克公司的数字荧光系列示波器波形捕获率覆盖范围从3600wfms/s到300000wfms/s；安捷伦公司的Infiniium90000A系列高性能数字存储示波器波形捕获率高达400000wfms/s。国外各大仪器供应商都将捕获率作为高端数字存储示波器产品最重要的卖点之一。

目前已有外特性测试数字示波器波形捕获率的方法，即2011年06月01日授权公告的、公告号为CN 101281224B、名称为“数字示波器波形捕获率的测试方法”，该方法也称为“双脉冲测试法”，填补了波形捕获率测试方法的空白。然而，它仅能够测量出数字存储示波器的瞬态波形捕获率，测量结果反映的是被测时间点波形捕获情况。该方法最大的缺陷在于：它不能评价被测数字存储示波器在一段时间内波形捕获的实际情况，由于各家数字存储示波器在体系结构、波形处理显示手段上不尽相同，用该方法对并行结构的数字存储示波器进行指标测试、计量时可能存在较大的偏差。

2、波形捕获率概述

图1是数据采集系统死区时间示意图。

如图1，展示了实际死区时间与采集时间、有效死区时间与显示窗口的关系。

在数字存储示波器工作系统中，波形数据的采集与处理是个交替过程，数字存储示波器采集到波形数据后，由于系统中微处理器会参与前一次采集到的波形数据的处理，系统在对波形进行处理的时候不会进行采集，在两次波形采集过程之间便形成了一段时间的采集死区，我们称这段时间为死区时间，它是数据采集系统从一次采集结束到下一次采集开始之前的时间间隔。而有效死区时间包括实际死区时间，还包括采集时间内，但在显示窗口以外的部分，这部分随然被采集到，但仍然不能被观测到。比如有效死区时间中发生的异常信号，如图1中第二个圆圈位置，虽然被采集系统采集到了，但是在波形显示区域之外，观测者仍然无法观测到异常信号。因此，有效死区时间相对实际死区时间对于示波器性能分析更为重要，之后提到的死区时间都是指有效死区时间。

数字存储示波器在前一个捕获周期结束后才能够捕获下一幅新波形，在死区时间内，没有监测和捕获信号，导致数字存储示波器可能漏掉关键的异常信号，而给用户显示一个带有“欺骗性”的测试结果。

在电路系统中，故障的发生一般没有规律可循，我们很难选择一个合适的触发条件去捕捉故障信号。因此，数字存储示波器波形捕获率指标的提升对于发现电路中的问题及提高测试工作效率也有很重要的作用。

3、波形捕获率现有测试方法的不足

3.1双脉冲测试法

目前已有的采用双脉冲法测量示波器波形捕获率的方法，首次解决了从外特性测试波形捕获率的问题。

该方法的原理是数字存储示波器的采集可由触发信号来控制，前后两次有效触发之间的时间间隔即为死区时间。

如图2所示，测试信号由一段较窄脉冲W1和一段较宽脉冲W2组成，两个脉冲的上升沿对应着波形的触发位置t1和t2，t1和t2之间的时间间隔T₀是可调节的。当时间间隔T₀小于数字存储示波器的死区时间时，采集系统只能采集显示窄脉冲W1；当时间间隔T₀大于死区时间时，采集系统既能采集显示窄脉冲W1，又能采集显示宽脉冲W2；当调节时间间隔T₀到刚好能够同时观察到两个脉冲W1和W2的临界时间点时，此时时间间隔T₀对应的时间即为数字存储示波器的死区时间。

在利用双脉冲测试法测试示波器捕获率时，若时间间隔T₀较小，由于死区时间的存在，采集到第一个脉冲信号W1后，数字存储示波器还没来得及开启下一次采集，必然会漏失掉第二个脉冲信号W2，通过增大时间间隔T₀，当数字存储示波器刚好能将两个脉冲信号捕捉下来的时候就完成了波形捕获率的测试。