发展到今日，传统的模仿示波器现已逐渐淡出了人们的视界，数字示波器简直现已替代模仿示波器成为硬件工程师手中电路调试的最常用的一种仪器设备了。你是否觉得示波器提供给了被测信号的一切信息呢?事实上，示波器在大部分时刻都处在一个无法检测信号的无信号状况，一般把这段丢掉信号的时刻称为死区时刻。
什么是死区时刻
要想了解死区时刻的来历，需求先对数字示波器的结构有一个根本的了解。数字示波器的典型组成框图如图1、图2所示。
图1：传统数字示波器组成框图。
图2：RS公司RTO系列示波器组成框图。
被测信号经过输入通道进入示波器，并经过笔直体系中的衰减器和放大器加以调理。模数转换器(ADC)依照固定的时刻距离对信号进行采样，并将各个信号振幅转换成离散的数字值，称为“样本点”。收集模块随后则履行处理功用，例如样本抽取，默许一般都为采样方式。输出数据作为样本点(samples)存储在收集存储器中。存储的样点数目用户能够经过记载长度进行设置。
依据用户的需求，还能够对这些样本点进一步后处理。后处理使命包括管用功用(例如求平均值)、数学运算(例如FIR滤波)、主动丈量(例如上升时刻或下降时刻)以及剖析功用(例如直方图或模板测验)。其他后处理例如还包括协议解码、颤动剖析和矢量信号剖析等等。
关于数字示波器而言，根本上对波形样本履行的处理进程没有任何约束。这些后处理功用或许运用软件经过该仪器的主处理程序履行，或许运用专用的ASIC或FPGA硬件履行，详细取决于示波器的结构。终究成果随后经过示波器的显现屏出现给用户。
从图1和图2中能够看到RS RTO系列示波器和传统数字示波器的在信号处理进程上的差异，它运用了专门独立开发的AS%&&&&&%芯片RTC和FPGA来完成波形样本的后处理，如通道校准、样本抽取、数字滤波、math、直方图丈量、模板测验以及FFT、主动丈量、协议解码等等，大大下降了主处理器的作业负荷，一起在RTO芯片顶用数字触发替代了模仿触发电路，消除了模仿触发电路带来的触发颤动，传统的中高端示波器为了减小这部分颤动，需求许多的DSP后处理。硬件结构上的立异，极大的缩短了RTO示波器波形样本后处理所消耗的时刻。
示波器从信号采样捕获到波形样本的处理显现这一周期，称为捕获周期，在前一个捕获周期完毕后，示波器才能够捕获下一个新波形。所以，数字示波器将捕获周期的大部分时刻都用于对波形样本的后处理上，在这一处理进程中，示波器就处于无信号状况，无法持续监测被测信号。从根本上来说，死区时刻便是数字示波器对波形样本后处理所需求的时刻。
图3显现了一个波形捕获周期的示意图。捕获周期由有用捕获时刻和死区时刻周期组成。在有用捕获时刻内，示波器依照用户设定波形样本数进行捕获，并将其写入收集存储器中。捕获的死区时刻包括固定时刻和可变时刻两部分。固定时刻详细取决于各个仪器的架构自身。可变时刻则取决于处理所需的时刻，它与设定的捕获样本数(记载长度)、水平刻度、采样率以及所选后处理功用(例如，插值、数学函数、丈量和剖析)多少都有直接联系。死区时刻和捕获周期之比死区时刻比也是示波器的一个重要特性，捕获周期的倒数便是波形捕获率。
图3：数字示波器的一个捕获周期。
例如，假如有用捕获时刻是100ns(样本数为1k，采样率为10G)，而死区时刻是10ms，那么整个捕获周期所用的时刻是10.0001ms。由此得到的死区时刻比是99.999%，而波形捕获率是每秒不到100个波形。现在市场上大部分示波器在惯例丈量方式下面的波形捕获率都在几百次的量级，RS公司最新的RTO系列示波器在同等条件下能够完成最高1，000，000次的波形捕获率，死区时刻比能够下降到90%一下，远远要高出其他示波器。有些带宽≤1G的示波器在其最高采样率下，能够到达50，000次/秒的波形捕获率，其死区时刻比也高达99.5%以上。
死区时刻和波形捕获率对丈量成果的影响
许多工程师在硬件调试进程中或许遇会到过这样的景象：在调试的后期阶段，电路板首要器材的焊接根本完成，在进行功用验证进程中，发现体系一运转没多久就会出毛病，可是经过示波器检查要害的时钟和使能信号都“没有问题”，终究将毛病原因定为在软件原因，然后逐行检查代码，进行软件优化。现在现已对示波器的死区时刻现已有了明晰的知道，关于上面的景象还有一种或许便是示波器漏掉了导致体系毛病的偶发信号，图4能够很形象的阐明这一问题：
图4：示波器死区时刻导致丢掉要害偶发信号。
因为示波器死区时刻的存在，导致示波器或许漏掉要害的反常信号，而给用户显现一个带有欺骗性的成果，终究误导用户的判别，会大大延伸调试时刻，下降调试功率。
依据公式1，假如波形捕获时刻(即，样本数×分辨率，或10×水平刻度)、波形捕获率和信号事情产生速率(例如脉冲搅扰的重复速率)均已确认，那么添加丈量时刻，会加大捕获并显现信号事情的概率：
公式1：
P：捕获偶发重复信号事情的概率[单位是%]
GlitchRate：信号毛病频率(例如，重复脉冲搅扰)[单位是1/s]
T：有用捕获时刻或波形显现时刻(记载长度/采样速率，或记载长度×分辨率，或10×时刻量程/格)[单位是s]
AcqRate：波形捕获率[单位是wfms/s]
Tmeasure：丈量时刻[单位是s]
假如知道概率，对公式1进行改换，能够核算捕获该偶发信号所需时刻：
公式2：
假定某个信号带一个有每秒重复10次的反常。该信号自身以数据方式显现在示波器上，所选用的水平刻度为10ns/div。假如所用显现屏有10个水平格，则能够核算100ns的有用捕获时刻。为了保证捕获所需信号事情的置信度较高，需求运用99.9%的概率。现在，所需的测验时刻取决于示波器的波形捕获率。下表计算了几种不同的波形捕获率所对应的所需测验时刻。
表1：在概率为99.9%(T=100ns，GlitchRate=10/s)的条件下，捕获重复反常信号所需时刻。
尽管RS的RTO系列示波器在该条件下的死区时刻比还有挨近90%左右，可是比较于其他死去时刻比在99.5%以上的示波器，其发现偶发反常信号才能确是成数量级的上升，能够协助工程师极大的进步调试功率。试问：有几位工程师在检查每一个信号时能够在示波器上看超越7秒钟时刻呢?
前面也说到，波形捕获率和水平刻度、记载长度、采样率的设置都有联系，在实践丈量中，怎么依据实践的被测信号在这些参数设置中找到一个平衡点，以最高的捕获概率检查波形，进步调试功率，这是工程师在数字示波器运用进程中需求考虑的问题，这一部分会在今后文章中专门评论。
