4．示波器的死区时间

前面介绍过，对于模拟示波器来说，由于没有数据处理的中间环节，信号通过扫描直接在屏幕上显示，除了回扫的时间外，在信号捕获和显示上几乎没有间断。而对于数字示波器来说，由于采样率很高，现有的技术又无法对这么大的数据量进行实时处理，所以采集完一段波形后必须停下来等待数据处理和显示。如图3.17所示，在这段处理和显示的时间段内，示波器不响应触发也不进行波形捕获，因此这段时间称为示波器的死区时间（Dead Time）。

图3.17 死区时间的概念

如果示波器的死区时间过长，那么两次波形采集间的间隔时间就会比较长，示波器单位时间内能够捕获和显示的波形数量就会变少。所以，有时也会用波形捕获率的指标衡量示波器单位时间内能够捕获和处理的波形数量。不同系列的示波器在不同设置情况下的波形捕获率差别很大，一般示波器的波形捕获率为每秒几百次或几千次。HP公司在20世纪90年代推出的MegaZoom技术就是通过专用的处理器实现触发响应、信号处理以及波形内插和辉度显示，使得数字示波器的波形捕获速度在使用很深存储时仍然能够达到每秒10万次左右。图3.18是HP 54645A示波器的内部结构，其通过专用的处理器设计大大提高了波形捕获率。现在，随着技术的进步，一些示波器的最高波形捕获率已经可以达到每秒约100万次。

关于死区时间和波形捕获率有几个关键点需要注意：

|死区时间过长，会造成信号的大量遗漏。如果正好有一些无法预知的信号跳变或者异常发生在死区时间内，这个信号就不会被示波器捕获和显示，也不会被观察到，这点对于信号调试是非常不利的。如果死区时间非常长或者波形捕获率非常低，用户能感觉到屏幕上波形更新一次很慢，或者调节示波器旋钮时波形反应非常迟钝，对于使用的体验造成很大影响。

图3.18 HP公司54645A示波器的内部结构

|死区时间主要是由示波器处理波形的时间决定的，因此死区时间通常不是一个定值，具体的死区时间或者波形捕获率与使用的内存深度、时基刻度的设置、是否打开测量分析功能、示波器是否有专门的硬件数据加速处理能力等因素有关。

|死区时间是我们不希望的，但是以现有的数字处理技术的水平只能尽量减少而不可能消除。目前业内比较常用的解决方法是采用专门设计的数据处理芯片加快数据处理或者以牺牲内存深度、测量功能为代价。设计优秀的示波器可以在使用比较深的内存或者打开比较多测量分析功能时仍然保持比较小的死区时间和较高的波形捕获率。

|如果信号的跳变或者异常是未知的，示波器只能通过一次次的捕获来看是否能正好抓到异常的波形，死区时间过长或波形捕获率过低会很容易漏掉这些信号，或者需要很长时间的捕获才能抓到信号的异常。但如果信号的跳变或者异常是可以预测的，可以通过示波器的触发去进行捕获，不会受限于死区时间。实时示波器虽然在波形的捕获速度方面比不上模拟示波器，但是有丰富的触发和显示功能，可以帮助用户有针对性地对信号异常进行捕获。

|波形捕获率不等同于波形刷新率。以前在模拟示波器时代，屏幕上波形刷新的速度与波形捕获的速度是一样的。但在数字示波器时代，可以对波形做完采集处理再显示，波形的捕获率不再受限于屏幕的刷新率。最典型的例子是现代的数字示波器都普遍使用液晶显示屏，液晶显示屏的刷新率一般为每秒30次或60次，而示波器的波形捕获率可达每秒几千次甚至上百万次（示波器会采集多个波形再叠加在一屏显示）。因此，用波形捕获率才能更好地描述示波器捕获波形的能力。

有些时候用户希望知道或者验证一下当前设置情况下的波形捕获率，有什么办法呢？示波器一般都有一个Trig Out的输出口（有些型号示波器称为Aux Out输出口），如图3.19所示，示波器每发生触发并捕获一次波形，在这个Trig Out的输出口上就会产生一个脉冲。通过用计数器统计每秒Trig Out输出口上脉冲的个数，就可以大概估计出当前情况下该示波器的波形捕获率。

图3.19 示波器的Trig Out输出口