专利名称：数字示波器波形捕获率的测试方法
技术领域：
本发明涉及一种数字示波器有关技术指标进行测试的方法，具体来讲，涉 及一种数字示波器波形捕获率的测试方法。
背景技术：
所谓"波形捕获率"就是指单位时间内数字示波器捕获并显示的波形次数。 模拟示波器是一种实时的，直观的示波器，它的波形捕获率是最高的，这 是数字示波器不能比拟的。但模拟示波器有个很大的缺陷，就是所得的波形不 能存储下来，这对分析波形造成了很大的困难。而且模拟示波器的带宽非常有 限，对触发前的波形信息是一片空白。这些不足正是模拟示波器失去主流位置 的原因。
数字存储示波器依靠数字采样存储的方法解决了模拟示波器在存储上的不 足，而且可以对波形数据进行分析，有预触发与后触发，精确的时基等先进的 功能。但数字存储示波器的波形捕获率却远不及模拟示波器，常常是捕捉了 1
屏波形却丢失了 1000幅波形，在细节的捕捉上有很大的缺陷。而且一般的数字
存储示波器由于其采样点数有限而且没有亮度等级的变化，使得很多波形细节 无法显示出来，虽然有些一般的数字示波器可能具有两个或多个亮度层次，但 这只是相对意义上的区别，再加上数字示波器有限的显示分辨率，它仍然达不 到模拟示波器的显示效果。
数字三维示波器与一般的数字存储示波器的区别在于它显示的是波形的三
维信息时间，幅值，以及随时间变化的幅值分布情况。
数字三维示波器集合了模拟示波器与一般的数字存储示波器的优势，既能 存储和分析波形，而且其三维图像显示功能与并行的成像处理技术大大提高了 数字示波器的波形捕获率，三维成像功能相当于模拟示波器的余晖，用不同的 显示颜色来描述波形的轨迹。
美国泰克公司产品数字荧光示波器(DPO)是一种数字三维示波器，在解决死区问题的时候，采用"快采"的方式来提高波形的捕获率，方法是使用专 用ASIC——D^fM进行并行处理，从而解放了CPU，縮短了死区时间。在快采 模式下，缓冲器深度是26bit，即每个点可以记录高达64000000次。但是，在这 种工作模式下，最大采样率和存储器深度都受到限制，而低于示波器的最高指 标。此外，还不允许对长波形记录进行捕获后縮放、自动测量及波形运算。
数字三维示波器虽然减小了示波器的死区时间，但是不管死区有多短，对 于数字三维示波器来说它的存在是必然的。而对于强调捕获细节的数字三维示 波器来说，最大波形捕获率也是一项重要的指标，波形捕获率的高低决定这个 示波器对信号信息捕捉的程度。
总之，如图1所示，数字示波器，无论是数字三维示波器还是一般的数字 示波器，首先对波形进行采集，采集时间为Tp之后对采集的波形数据进行信 号处理，占用CPU时间，这段时间里示波器无法捕捉信号，称为死区，由于死 区时间T2的存在，数字示波器还不能百分百地捕获所有信号。
数字示波器液晶屏的刷新率一般都在100Hz以下，而波形捕获率一般都比
这个高的多，比如1000wfms/s。这么高的波形捕获率，最主要的目的，是将波
形的细节特别是突发事件存储起来，在有必要时，将波形调出后进行分析。如
果毛刺落在采样之间的死区时间内，采集的时候就会把它漏掉。随着波形捕获
率的提高，死区时间逐渐变短，发现毛刺的机会就会增大。
波形捕获率是数字示波器一项重要的技术指标，波形捕获率的高低决定这
个示波器对信号信息捕捉的程度。因此，需要对数字示波器的波形捕获率进行 测试是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字示波器波形捕获率的测试方法，以获取数 字示波器波形捕获率这一数字示波器重要的技术指标。
为实现上述发明目的，本发明数字示波器波形捕获率的测试方法包括以下 步骤
a、输入一周期性的双脉冲信号给需要进行捕获率测试的数字示波器，构成 该双脉冲信号的两个脉冲的波形不同，且之间的触发时间间隔连续可调，双脉冲之间的时间间隔满足能同时将构成该双脉冲信号的两个脉冲显示出来；
b、不断调整縮短或增加所述构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间 间隔，直到构成该双脉冲信号的两个脉冲中第二个脉冲刚好消失或出现，此时 的构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数为该数字示波器所 能捕获的最大波形数量，即波形捕获率。
本发明通过周期性的双脉冲信号，并不断调整縮短或增加所述构成该双脉 冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔，在第二个脉冲刚好消失或出现，即临 界处的两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数，即获得波形捕获率，很好地测试 或验证了数字示波器的波形捕获率。
通常情况下，本发明的周期性的双脉冲信号需要一个测试信号产生装置， 该装置在数字示波器给定的工作方式和时基下，根据时基设定该周期性的双脉 冲信号的波形宽度，以便于观测，同时，还能不断调整縮短或增加该双脉冲信 号的两个脉冲之间的触发时间间隔。此外，该装置产生的双脉冲之间的时间间 隔满足测试要求；
图1是数字示波器波形采集与处理示意图2是本发明波形捕获率的测试方法一种具体实施方式
原理图； 图3是图2所示具体实施方式
下的可编程的测试信号产生装置； 图4是图2所示具体实施方式
下数字示波器波形变化图。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明优选具体实施方式
进行描述。需要提醒注意的是， 尽管相似部件出现在不同附图中，但它们被赋予相似的附图标记。在以下的描 述中，当采用的己知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主题内容时， 这些描述在这儿将被忽略。
图1是数字示波器波形采集与处理示意图。图中，数字示波器首先对波形 进行采集，采集时间为TltJ数字示波器之后对采集的波形数据进行信号处理， 这段时间里数字示波器无法捕捉信号，死区时间为丁2。图2是本发明波形捕获率的测试方法一种具体实施方式
原理图。在本实施 例中，输入的周期性的双脉冲信号由一段较窄、宽度为Wi的第一个脉冲和一段 较宽、宽度为W2的第二个脉冲组成，两个脉冲的上升沿对应着波形的触发位置 t,和t2， ti和t2之间的时间间隔T，即两个脉冲之间的触发时间间隔是可调的。
另外，需要说明的是，需要将双脉冲之间，即宽度为W,、宽度为W2的两 个脉冲组成双脉冲与下一个宽度为W,、宽度为W2的两个脉冲组成双脉冲之间
的时间间隔调整或设定为满足能同时将两个脉冲显示出来。如果示波器给出了 波形捕获率，则可以设定为波形捕获率倒数，即示波器采集一屏数据所需要的 最短时间两倍更长一些的时间间隔即可保证两个脉冲正常依次显示。如果示波 器没有给出波形捕获率，则只有预先估计，然后调整。简单的可以将其设定为 一个较大值，这样可以保证其不会影响两个脉冲的显示及测试。
同样，如果示波器没有给出波形捕获率，两个脉冲之间的触发时间间隔之
间的间隔T只有预先估计，然后不断调整获得。
参见图2，数字示波器采集一次所捕获的，是触发点前后一段时间的波形， 主要由预触发深度及存储深度决定。前后两次采集之间的时间段即为死区时间 T2。
由于两个脉冲之间的触发时间间隔是可调的，不断縮短间隔T，由于死区时 间T2的存在，必然会导致第二个脉冲就到来的时候，数字示波器还没来得及处 理采集到的第一个脉冲的数据，死区时间T2就会将第二个脉冲上升沿对应的触
发点，即t2位置的触发屏蔽掉，由于后面的波形再也不会满足触发条件，于是
第二个脉冲将不会被捕捉到。
通过这种可视化的结果可以清晰地判断出第二个脉冲出现与不出现的临界 点，在这个临界点产生的时候，示波器是由于死区的原因造成第二个波形不能 显示，那么这个临界点恰好指明了完成采集一次所需的最短时间，范围是从第
一个脉冲上升沿到第二个脉冲上升沿之间的触发时间间隔T,此时，触发时间间 隔T为显示两个脉冲所需要的最短触发时间间隔Tmin。
这时，最短触发时间间隔T^就是两有效触发点的最短时间，也就是示波 器采集一屏数据所需要的最短时间，它的倒数即是单位时间示波器所能捕获的 最大波形数量。即rmax 一" 1 min
Pmax为数字示波器的捕获率。
本测试方案需要接入一个双脉冲的方波信号，该信号的特点是，脉宽可调， 两脉冲上升沿之间的距离可调。据此，该信号可以通过以下装置产生
图3是图2所示具体实施方式
下的可编程的测试信号产生装置。在本实施 例中，如图所示，测试信号产生装置由一个窄脉冲发生器G,， 一个宽脉冲发生
器G2， 一个或门OR!和一个缓冲器B！组成。脉冲发生器Gi 、 G2的输入端Datain 是需要对测试信号，即周期性的双脉冲信号设置的一些值两脉宽大小，两脉 冲上升沿之间的间隔T。 Clkin是输入时钟信号，ENB是使能信号。
当使能ENB有效时，窄脉冲发生器G,立即输出一个指定脉宽的脉冲信号， 与此同时，宽脉冲发生器开始计数，当计数器计到指定的时间T时，宽脉冲发 生器G2输出一个指定脉宽的脉冲信号，两路信号通过或门0&合并后生成了上 升沿间隔时间T的双脉冲信号，即本发明测试所需要的双脉冲信号，输出接一 个缓冲器B,，用来驱动该双脉冲信号。
图4是图2所示具体实施方式
下数字示波器波形变化图。在本实施例中， 包括
1、 将所测数字示波器的探头与测试信号产生装置的脉冲输出端相连接，将 被测数字示波器调节至捕获率最高的工作方式和时基状态下，且调节至合适幅 度，根据此时的时基档位，调节测试信号产生装置输出两个不同宽度脉冲，使 其适合该时基档位下的波形观察；
2、 将数字示波器的触发方式设置成"正常"，调整两个脉冲上升沿之间的
触发时间间隔T，使触发点ti和触发点t2都能够正常触发，在示波器上显示出图
4-a所示的波形；
3、 不断縮短触发时间间隔T，直到刚好出现图4-b所示的波形，此时，由 于死区将触发点12屏蔽掉了，死区时间一过，触发条件不满足，因此第二个未 被捕获到，不会被显示出来；
此时的构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔为最短，即最短 触发时间间隔Tmin的倒数为该数字示波器所能捕获的最大波形数量。即
P =1/T .
1 max " 1 mm
Pmax为数字示波器的捕获率。 测试实例
我们使用泰克公司型号为TDS3052B的DPO数字荧光示波器作为一个测试 实例，它的波形捕获率的标称值是3600wfin/s。通过估算，可以得出测试信号的 两个脉冲的上升沿之间的触发时间间隔T，即触发间隔在278us左右，我们将两 个脉冲的上升沿之间的时间间隔设置在300us
将被测数字示波器调节至捕获率最高的工作方式即快速触发(快采)模式 和最高时基状态即10ns/div下，且调节至合适幅度，根据此时的时基档位，我 们将第一个脉冲的宽度W设定为8ns，第二个脉冲的宽度W2设定为16ns。
然而，该数字示波器上并没有显示出预想的两个脉冲混叠的情况，而只出 现了脉宽为8ns的一个脉冲，说明这时第二个脉冲并没有被触发。
不断增大两个脉冲的上升沿之间的触发时间间隔T，我们发现在T=346us 的时候，波形出现了混叠的情况。两个脉冲均被该数字示波器捕获了，那么该 数字示波器的最大波形捕获率是Pmax=l/ Tmin = 2890wfm/s。
另一个测试实例是普源公司(Rigol)的2000系列数字存储示波器，采样率 是400MSps，其标称最大波形捕获率是1000wfm/s。我们把时基设置成20ns/div， 由于时基的扩大，为了更好地观察波形，将第一个脉冲宽度Wt设置成16ns，第 二个脉冲宽度W2设定成32ns。经过反复测试，从出现两个脉冲到只出现一个脉 冲的临界点，T=1.004ms，那么它的最大波形捕获率应该是Pmax=l/ Tmin =996wfm/s，跟标称值相符的很好。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式
进行了描述，但应当清楚，本发 明不限于具体实施方式
的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种 变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而 易见的， 一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
权利要求
1、一种数字示波器波形捕获率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤a、输入一周期性的双脉冲信号给需要进行捕获率测试的数字示波器，构成该双脉冲信号的两个脉冲的波形不同，且之间的触发时间间隔连续可调，双脉冲之间的时间间隔满足能同时将构成该双脉冲信号的两个脉冲显示出来；b、不断调整缩短或增加所述构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔，直到构成该双脉冲信号的两个脉冲中第二个脉冲刚好消失或出现，此时的构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数为该数字示波器所能捕获的最大波形数量，即波形捕获率。
2、 根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述的双脉冲信号由一 段较窄脉冲和一段较宽脉冲组成。
3、 根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述的数字示波器调节 至捕获率最高的工作方式和时基状态下，且调节至合适幅度，根据此时的时基 档位，输入两个不同宽度脉冲，使其适合该时基档位下的波形观察。
全文摘要
本发明公开了一种数字示波器波形捕获率的测试方法，包括a、输入一双脉冲信号给数字示波器，两个脉冲的波形不同，且之间的触发时间间隔连续可调，双脉冲之间的时间间隔满足能同时将两个脉冲显示出来；b、不断调整缩短或增加两个脉冲之间的触发时间间隔，直到两个脉冲中第二个脉冲刚好消失或出现，此时两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数为该数字示波器所能捕获的最大波形数量，即波形捕获率。本发明通过周期性的双脉冲信号，并不断调整缩短或增加所述构成该双脉冲信号的两个脉冲之间的触发时间间隔，在第二个脉冲刚好消失或出现，即临界处的两个脉冲之间的触发时间间隔的倒数，即获得波形捕获率，很好地测试或验证了数字示波器的波形捕获率。
文档编号G01R35/00GK101281224SQ200810044248
公开日2008年10月8日 申请日期2008年4月18日 优先权日2008年4月18日
发明者芃 叶, 怡 毛, 滕志超, 王厚军, 田书林 申请人:电子科技大学