示波器波形更新率确定捕获到难解事件的概率

        当您评估示波器时，其反应能力会影响您的决定。为正确感受示波器反应是否敏捷，只需探测相对快的重复信号和观看其反应。如果示波器的显示更新太慢，就会感到这台示波器非常迟钝，因而极不好用。今天一些有较深存储器的示波器就属于这种情况，因为处理深存储器记录而减慢了更新率。一般来说，如果示波器显示达到至少每秒二十次更新，所显示的波形将表现为“实况”，并感觉示波器反应敏捷。但波形更新率的重要性远不止是反应能力这一个方面。“实况”感觉并不能说明示波器捕获到偶发和随机事件的概率。

        今天的一些示波器厂商宣称更新率达到数十万波形∕秒的量级。但人眼并不能辨析这一量级的差别。当您调试高速数字电路时，由于能增加捕获偶发事件的概率，因此示波器更新率达到这一量级至关重要。如果您要观察的是精确重复的信号（无异常），那么极快的更新率并不很重要。但当信号并非精确重复 ── 即有异常产生时 ── 随机和偶发产生的事件会使您大伤脑筋。更快的更新率能提高捕获到难解事件的概率，为您的调试提供帮助。

        图 1 示出一个随机亚稳态（毛刺），它在数据信号中平均每 50,000 个周期仅产生 1 次。如果您事先知道该事件为随机发生，就可把大多数示波器设置在毛刺条件上触发 ── 即根据最小脉冲宽度设置示波器 ── 从而可靠捕获示波器各次采集上的毛刺。但如果您不知道毛刺的存在，就可能只是简单探查设计中的不同信号来验证正确的信号保真度，因此示波器设置在标准的上升或下降沿条件上触发。

        由于它们相对慢的更新率，大多数示波器为捕获偶发事件，需要采集远不止是几秒的数据。如果您打算用一般调试方法，在每一测试点上探测几秒钟，并想捕获到各结点上可能产生的偶发事件，示波器就必须有极快的更新率。

图 1. Agilent MSO6000 系列示波器用实时采样捕获到的偶发亚稳态

        图 1 是用 Agilent's 6000 系列示波器捕获到的毛刺，该示波器甚至能在带 sin(x)/x 重建时，用实时采样达到 100,000 次∕秒的波形更新。在这一更新率下，示波器捕获到该特定信号的统计概率约为每秒二次。采用 Agilent 专有第三代 MegaZoom 技术的 Agilent 示波器实现了这一业内领先的实时更新率。

        一旦我们发现电路存在非预期的行为，就可开始进一步调试我们的系统。 使用混合信号示波器（ MSO ）的逻辑通道，就能设置跨多个模拟和数字通道的组合逻辑码型触发条件。它揭示由于时钟抖动，我们的系统偶尔出现对建立—保持时间指标的超差，如图 2 所示。

图 2. 码型触发揭示建立—保持时间超差

        Agilent 6000 系列示波器实现每秒 100,000 个实时波形的意义何在？可把它与今天市场上的其它示波器作一比较。使用其它数字示波器的默认实时采样模式，波形更新率范围约 60 至 700 波形。 虽然 60 波形∕秒对于示波器的“实况”感觉是足够快的，但为捕获到每 50,000 个周期平均仅产生一次的特定亚稳态，需要把探头放在测试点上的平均时间将近 14 分钟。即使是 听起来给人印象深刻的 700 波形∕秒， 把探头放在测试点上的平均时间也超过 1 分钟。

        如果您打算用一般调试方法，在每一测试点上探测几秒钟，使用任何其它 DSO 的默认实时采集模式都可能丢失这一事件。为在几秒钟内捕获这一特定错误事件，您需要示波器有每秒数万个波形，甚至更快。

        使用其它“专门”采集模式情况如何呢？今天市场上的一些宣称具有 100,000 波形∕秒量级的波形更新率。但这需要选择专门的快采集模式。示波器中的“专门”工作模式会在其它方面有所牺牲，通常会影响采样率和采集存储器深度 ── 有时需要用重复∕等效时间采样模式代替实时采样。此外，它也影响示波器的测量功能，包括波形测量，波形运算，以及对保存波形的平移和缩放。

        虽然对于捕获偶发事件，专门的快采集模式有时也不失为一种正确选择，但您应知道在使用这一“专门”工作模式时，必须考虑在性能和功能上作出的权衡。此外，虽然某种示波器可能宣称使用特定工作模式达到 100,000 波形∕秒量级的波形更新率，但这些更新率可能仅适用于很窄的条件，而且可能给出的是离散点 ── 而不是各采集周期的完整波形。