利用RIGOL DS6000示波器的高波形捕获率观察偶发信号

　　现在，各种电子产品，尤其是手机等移动终端，对高性能、小型化、低功耗的需求不断加强，嵌入式设计无处不在。这使得各种电路设计的密度和信号速度都达到相当高的程度。一方面，器件的密度和功能的增加，会引入更多串扰和噪声；另一方面，数字总线的速度加快，带来了观测瞬时信号的难度。这对电路设计和调试及最后的产品测试带来了极大的挑战，选择合适和正确的调试和测试工具对保证项目的成功变得非常重要。高速数字示波器是重要的，也是尤其常用的调试工具。

　　正确地设置触发条件可以有效地利用示波器发现偶发信号，但需要测试者提前预判这些偶发信号的特征，并做出种种条件设置。这需要测试者具有非常丰富的测试经验同时对电路的每一部分都十分熟悉。在调试复杂电路并往往在时间压力下工作时，会给项目带来风险。最好的方法是能借助示波器有效地发现这些偶发信号和瞬时信号并直接观察。传统的模拟示波器，在不考虑触发消耗的情况下，其“死区时间”几乎可以忽略不计，任何变化的信号都将反映在显示屏上。但模拟示波器仅仅能够用于观察波形，在数据的后期处理、计算及存储方面就变得十分困难，而且对高速偶发信号无法捕获和记录分析，同时带宽的限制也不能适应高速电路设计的需求。因此逐渐被淘汰出市场，取而代之的是现在广为使用的数字示波器。

　　模拟示波器的优点是可以把信号变化实时地显示出来。数字示波器由于信号采集和显示的机理不同，处理器需要兼顾显示、计算、测量、触发等功能，所以会产生所谓“死区时间”。示波器的采集及死区时间示意如图1，当异常信号恰好发生在示波器的“死区时间”，这个异常信号就会被错过而观察不到。以数字示波器上的10ns档位为例，如果横坐标有10格，那么大概1秒钟可以分为1s / 100ns = 10,000,000帧，假设触发造成了50%的时间开销，理论上有5,000,000帧/秒的波形捕获率才能实时地，百分之百地呈现波形。但是由于各种技术条件的限制，现在的数字示波器远远低于这个波形捕获率，这样就会有大量的波形数据落在“死区时间”里，从而降低了波形观察的质量。可见，对于测试者而言，波形捕获率是评价一款数字示波器获取偶发信号能力的最主要指标，如果波形捕获率高，捕获偶发信号的能力就越强，反之则捕获能力差（如图2）。为了提高波形捕获率，各示波器厂商采用了不同的架构设计和实现方法，最终效果也不尽相同。某国外示波器厂商，为了掩饰其波形捕获率在相应条件下实际较低的不足，将波形捕获率性能指标和系统构架及实现方法混为一谈，造成DPO=高捕获率的印象，混淆了概念，干扰了用户的选择。

　　普源精电（RIGOL）公司集中科研实力自主研发生产了DS6000系列数字示波器，采用了独创的UltarVision技术，成为国产第一台带宽达到1GHz的数字示波器产品。其波形捕获率、存储深度、实时采样率、触发种类、数据计算等各方面均达到同类产品世界先进水平。

　　不同于国外某示波器厂商的宣传概念，RIGOL将用户的真正需求放在首位，特别是将波形捕获率大踏步地提高到180,000帧/秒，同时提供特有的波形录制功能，使得DS6000数字示波器在观察偶发信号和瞬时信号时，都得心应手，极大地帮助用户提升调试效率。

　　以高带宽示波器中10ns和1ns两个常用的档位为例，表1对比了DS6000系列与国外某厂商某款主流数字示波器的最大波形捕获率，可以看出DS6000系列的明显优势。

　　图3的信号为一个正常的方波，但每10万个周期才会出现一次异常信号，使用DS6000系列数字示波器就可以轻松观察到这个偶发异常信号，用户可以根据直观的观察，判断进一步调试的思路和设置。

　　在嵌入式调试中，偶发异常信号恰恰是导致系统故障或者不稳定的重要原因，能够有效捕获和观察这些偶发信号成为数字示波器的重要功能指标。