[整理自Keysight官網資料]
波形更新率可以說是極為重要的 — 有時與帶寬和存儲深度一樣重要。所有的示波器都有一個內在特性，稱為“死區時間”。這是示波器進行每一次重復采集之間的時間，此時其正在處理先前采集的波形。遺憾的是，示波器的死區時間有時會比采集時間更長。在示波器的死區時間期間，任何出現的信號將會丟失，這會使隨機采集和示波器的罕見毛刺成為一種賭博。
1. 了解示波器靜寂時間
在您調試新設計時，波形和解碼捕獲率極為重要，尤其是當您嘗試找出並調試偶發或間歇發生的異常時，這是最難解決的問題。更快的波形和解碼捕獲率可提高示波器捕獲偶發事件的幾率。要知道這是為什么，首先您必須了解什么是示波器的“靜寂時間”（有時也稱為“死區時間”）。所有示波器都有“靜寂時間”，如圖 1 所示。“靜寂時間”是指示波器兩次采集之間（即示波器處理上一個捕獲波形，然后將其顯示在示波器顯示屏上）的時間。在此處理過程中或靜寂時間內，示波器“無視” 您正在調試的設計中出現的任何信號活動。
請注意圖 1 中突出顯示的毛刺發生在示波器的靜寂時間內。在兩次示波器采集周期之后，這些毛刺不會在示波器屏幕上顯示。當您知道設備的捕獲速率時，可輕松計算示波器的靜寂時間百分比。示波器的靜寂時間百分比等於示波器采集周期減去屏幕上捕獲時間得出的值和示波器采集周期的比率。示波器的采集周期是示波器波形捕獲率的倒數，必須根據所用的特定設置條件進行測量。
然而，示波器的靜寂時間要比屏幕上捕獲時間長了幾個數量級，即便是擁有極高捕獲率的示波器也是如此。這是多數示波器廠商竭力回避的一個事實。也就是說，通過示波器來采集偶發事件和復雜疑難事件，純粹是以幾個不同的設置參數為基礎的幾率游戲。事實上，示波器捕獲偶發事件的幾率和擲色子時猜中哪一面向上的幾率算法類似。首先我們來看一下擲色子的幾率，其次再討論它與示波器捕獲幾率之間的關聯。
2. 擲色子的啟示
當您一次擲一個色子（六面）時，某一面向上的幾率是 1/6，非常好算！那么擲兩次色子時，至少一次某一面向上的幾率是多少呢？如果不認真思考，有人可能會直觀地認為幾率是 2/6 或 33.3%。假設這種推斷正確，那么擲 10 次色子時至少一次某一面向上的幾率豈不是大於 100% ？這顯然是不可能的。“S”面的色子擲“N”次時，至少一次某一面向上幾率（PN）的百分比為：
為了便於理解，實際上先考慮計算某一面不向上的幾率作為相反的結果要比直接計算某一面向上的幾率更簡單。擲色子時某一面不向上的幾率是“(S-1)/S”。因此一個六面的色子某一面不向上的幾率是 5/6。擲色子的次數（N）越多，這一面一直不向上的幾率就成指數下降。也就是說，至少出現一次這一面向上的幾率逐步增加，但絕不會達到或超過 100%。
對於示波器捕獲率來說，“S”是異常事件的平均出現時間與示波器顯示窗口時間的比率。例如，如果一個毛刺每 10 ms（每秒 100 次）出現一次，而示波器時基設置為 20 ns/ 格，則屏幕上捕獲時間為 200ns，那么 S = 10 ms/200 ns 既 50000。
在本例中，即是一個 50000 個面的色子，您可以借助圖 2 中的色子想象一下，出現異常波形的那一面向上的幾率。因此僅一次采集就可捕獲毛刺的幾率是 1/50000，而無法捕獲毛刺的幾率是 49999/50000。
為了在固定時間段內提高捕獲偶發毛刺的幾率，示波器必須多次捕獲信號，而且越快越好。這就是方程中要加入的示波器波形捕獲率因數。“N”是指示波器的捕獲數量，等於示波器波形捕獲率乘以適當的觀察時間。觀察時間是指觀察示波器屏幕上的波形的時間，以確定將探頭移到另一個測試點之前狀態是否正常。對於示波器來說，異常事件捕獲幾率方程可簡化為：
3. 毛刺捕獲比較
使用上述幾率方程和靜寂時間方程式，可以對兩個具有相似性能特征和價位的 500-MHz 帶寬示波器進行測量比較。
在進行比較測量時，使用真實電路來生成一個隨機亞穩狀態（偶發毛刺），平均每秒生成大約 5 次。分別啟用每個示波器的默認設置（Default Setup）。由於我們需要觀察的毛刺長度為 5 至 15 ns 的跨度，因此針對這個特定測量，我們將時基設置為最佳的 10 ns/ 格。為了能讓每個示波器實現最高捕獲率，我也沒有開啟其他的特殊功能，比如測量、波形運算、串行總線分析，或數字通道采集等。每個示波器開啟 5 秒鍾的余輝，但這不會影響它的最佳波形捕獲率。使用示波器的默認上升邊沿觸發條件，觸發電平設為 +1.40 V；在采集過程中出現的亞穩狀態可以在屏幕中央看到。為了確定示波器捕獲毛刺的幾率，在計算中假定 5 秒是合適的觀察時間。
從圖 3 中可以看到 Keysight 3000 X 系列示波器以 1,000,000 個波形 / 秒的波形捕獲率能夠在 5 秒鍾內可靠地捕獲多次隨機和偶發亞穩狀態。
通過以下計算方程可以算出 Keysight 3000 X 系列示波器的靜寂時間百分比：
當時基設置為 10 ns/ 格時，盡管示波器的靜寂時間百分比約為 90%，可能感覺會顯得過長，但在 5 秒內捕獲毛刺的幾率實際上非常高，通過以下幾率計算方程得出：
使用 Tektronix DPO/MSO3000 系列信號示波器，測量結果有很大差異，如圖 4 所示。
盡管該示波器所宣稱的波形捕獲率高達 55,000 個波形 / 秒，但是當我們在 10 ns/ 格進行操作時，其最大捕獲率僅為 2,600 個波形 / 秒。下面是在相同測量條件下， Tektronix MSO3000 系列示波器的靜寂時間百分比：
在 5 秒鍾過后，通過 Tektronix 示波器我們無法觀察到偶發亞穩狀態。原因是靜寂時間太長，從而導致捕獲毛刺的幾率極低。假設信號中的問題信號發生概率較低，並且您願意等，那么該示波器最終會捕獲到這個亞穩狀態。以下是使用 Tektronix DPO/ MSO3000 系列示波器時在 5 秒觀察時間后捕獲毛刺的幾率。
4. 確定示波器的真實波形捕獲率
影響示波器的波形捕獲率的因素有很多。示波器廠商往往只突出宣傳示波器的“優點”或最佳情況下的波形捕獲速率，而這通常只會在極為有限的設置條件下才能達到。
示波器的時基設置通常是影響捕獲率的首要設置條件，這是因為時基設置決定了采集顯示的時間窗口。把示波器的時基設為較長的時間 / 格設置時，示波器可對更長的波形進行數字轉換。例如，在 2 ms/ 格時，示波器的屏幕采集時間是 20 毫秒。如果示波器的靜寂時間為零（理論上是不可能的），則絕對最佳條件下的波形捕獲率將是每秒 50 個波形（1/20 ms）。
如果您需要了解示波器的波形和解碼捕獲率，那么必須在各種預計會用到的設置條件下進行測量，不要輕信廠商標榜的波形捕獲率參數。
測量示波器的捕獲率並不難，大多數示波器都提供了一個觸發輸出信號――通常用於使其他儀器與示波器的觸發同步。您可以通過外部計數器來測量這個輸出觸發信號的平均頻率，進而測量示波器的捕獲率。但要切記，用作示波器輸入觸發源的信號的潛在觸發速率必須要超過示波器的預計捕獲率。否則，較慢的觸發速率會限制示波器的捕獲率。
參考文獻