如何測(cè)試示波器的刷新率

一、背景

波形刷新率是示波器的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它和采樣率一起直接體現(xiàn)了示波器抓取波形細(xì)節(jié)的能力，目前市場(chǎng)上主流示波器均超過(guò)10000wfms/s（典型值），。但該指標(biāo)一般為示波器廠商給出，很少有文章提及如何測(cè)試該指標(biāo)，導(dǎo)致用戶無(wú)法真正度量。本文將介紹一種簡(jiǎn)單的方法，用于初略估算示波器的刷新率。

二、測(cè)試思路

示波器每次采集的模式如下圖一所示。

采集一次波形的時(shí)間分為兩個(gè)部分。前面的時(shí)間為采樣時(shí)間，受采樣率和存儲(chǔ)深度的影響；后面的時(shí)間為死區(qū)時(shí)間，用于處理器計(jì)算波形數(shù)據(jù)、顯示、測(cè)量等等。兩個(gè)部分共同決定了刷新率，所以對(duì)于長(zhǎng)存儲(chǔ)示波器必然比短存儲(chǔ)示波器的刷新率要低，也說(shuō)明了為了追求高刷新率，RUN時(shí)候的存儲(chǔ)深度變低。

當(dāng)波形落在采樣時(shí)間里時(shí)，示波器可以在合適的設(shè)置下觸發(fā)到邊沿，也就是我們平時(shí)看到的穩(wěn)定觸發(fā)，如果波形落在采樣時(shí)間內(nèi)，則示波器無(wú)法顯示。所以考慮采用兩個(gè)脈沖的方式，觀察示波器觸發(fā)來(lái)計(jì)算刷新率。

如下圖所示，當(dāng)兩個(gè)脈沖同時(shí)顯示在一個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)時(shí)，示波器可以在第一個(gè)上升沿穩(wěn)定觸發(fā)，第二個(gè)邊沿同樣被采集到，可能顯示在屏幕上，也可能顯示在屏幕外。

當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖延遲到死區(qū)時(shí)，示波器同樣可以在第一個(gè)上升沿穩(wěn)定觸發(fā)，第二個(gè)邊沿沒(méi)有被采集到，用戶將始終觀察不到這個(gè)信號(hào)。

當(dāng)?shù)诙€(gè)脈沖延遲到第二個(gè)采樣周期后，示波器將即可以在第一個(gè)上升沿觸發(fā)，也可以在第二個(gè)上升沿觸發(fā)，會(huì)在示波器的屏幕上兩個(gè)波形，且都在觸發(fā)位置，通過(guò)調(diào)整脈沖延時(shí)時(shí)間直到恰好能夠同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)信號(hào)可以估算出一個(gè)完整采樣周期花費(fèi)的時(shí)間，從而估算出刷新率。

三、測(cè)試步驟

基于上面的分析，需要一個(gè)周期足夠長(zhǎng)，脈寬特別短的信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)，在這里可以使用手動(dòng)Burst信號(hào)作為測(cè)試信號(hào)，基本上可以滿足測(cè)試。由于DG1022的二通道不支持Burst功能，所以選用Tek的AFG3102作為信號(hào)源。

將通道一設(shè)置為脈沖單次Burst，由于脈沖延時(shí)受信號(hào)周期的限制，所以將信號(hào)的周期設(shè)置為5ms（意思是默認(rèn)測(cè)試的機(jī)器刷新率超過(guò)200wfms/s），幅度1Vpp，脈寬設(shè)置為5us。將通道二同樣設(shè)置為脈沖單詞Burst，周期為5ms，幅度1Vpp，為了便于觀察將脈寬設(shè)置為15us。將示波器的模式設(shè)置為“Normal”。將信號(hào)源的兩路信號(hào)同時(shí)接到示波器的一個(gè)輸入端。手動(dòng)觸發(fā)信號(hào)源調(diào)整信號(hào)源的脈沖延時(shí)，直至示波器可以在同一次中觸發(fā)兩個(gè)沿，如下圖所示。此時(shí)記錄下脈沖延時(shí)，其倒數(shù)就是大致的當(dāng)前檔位的波形刷新率