电子科技大学：《高速数据采集及处理技术 High Speed Data Acquisition and Processing》课程教学资源（课件讲稿）第5章 高波形捕获率和数字三维示波器技术

UESTC 高速数据传输及处理技术 高波形捕获率和 数字三维映射技术

高速数据传输及处理技术 高波形捕获率和 数字三维映射技术

UESTC 1、传统采集系统数据处理的缺陷 。架构落后、波形捕获率低： 采用ADC+FPGA+DSP+LCD架构，即“采 集-处理显示”串行处理的体系结构，采集死区 时间长，波形捕获率低（通常100 wfms/s以内)， 容易遗失信号细节，错过瞬态事件；

1、传统采集系统数据处理的缺陷  架构落后、波形捕获率低： 采用ADC+FPGA+DSP+LCD架构，即“采 集-处理-显示”串行处理的体系结构，采集死区 时间长，波形捕获率低（通常100wfms/s以内）， 容易遗失信号细节，错过瞬态事件；

UESTC 1、传统采集系统数据处理的缺陷 ·显示落后、缺乏概率信息： 以二维形式（幅度、时间)捕获信号，以单 一 颜色显示波形，导致偶发信号可能湮没于正常 周期信号当中

1、传统采集系统数据处理的缺陷  显示落后、缺乏概率信息： 以二维形式（幅度、时间）捕获信号，以单 一颜色显示波形，导致偶发信号可能湮没于正常 周期信号当中

UESTC 2、基于三维映射技术的波形显示 。架构先进、波形捕获率高： 采用并行处理体系结构，专用波形图像处理器与 系统微处理器并行工作，采集死区时间短，波形捕获 率高，通常达10000wfms/s以上； 。显示先进、包含概率信息： 采用三维数组（幅度、时间和幅度随时间的变化 分布)捕获信号，显示具有辉度等级或彩色荧光效果， 可区分信号出现的概率，能够捕获复杂动态信号中的 细节和偶发信号

2、基于三维映射技术的波形显示  架构先进、波形捕获率高： 采用并行处理体系结构，专用波形图像处理器与 系统微处理器并行工作，采集死区时间短，波形捕获 率高，通常达10000wfms/s以上；  显示先进、包含概率信息： 采用三维数组（幅度、时间和幅度随时间的变化 分布）捕获信号，显示具有辉度等级或彩色荧光效果， 可区分信号出现的概率，能够捕获复杂动态信号中的 细节和偶发信号

UESTC 两种处理方式的波形对比： G E40000M 星示 Trig'd M Pos:0.00us Display 型 类型 XY 失量 格式 格式 格 回 持续 关闭 CHI 100mV AC 日C田0m Chl Off Ch21.00V M 20ns Ch2 0.00mV 量 子第 存福 光标 示 推 果刻 AUTO前略

两种处理方式的波形对比：

UESTC 3、波形捕获率定义 单位时间内示波器所能捕获并显示的波形 幅数，通常以波形幅数/秒(wfms/s)表示。 4、波形捕获率意义 ●表征单位时间内采集系统所能获取并显示的信 息量的大小：关系采集系统对复杂非周期信号 和瞬态偶发信号的捕获与分析能力

3、波形捕获率定义 单位时间内示波器所能捕获并显示的波形 幅数，通常以波形幅数/秒（wfms/s）表示。 4、波形捕获率意义  表征单位时间内采集系统所能获取并显示的信 息量的大小：关系采集系统对复杂非周期信号 和瞬态偶发信号的捕获与分析能力；

UESTC 4、波形捕获率意义 ● 取决于采集系统的体系结构、存储运算速度、波 形显示方法： 串行体系：软件运算，单幅显示，死区时间长； 并行体系：硬件运算，累加显示，死区时间短； 波形捕获率是评价采集系统性能优劣的重要指标： 带宽、采样率、存储深度之外的第四大核心指标

4、波形捕获率意义  取决于采集系统的体系结构、存储运算速度、波 形显示方法： 串行体系：软件运算，单幅显示，死区时间长； 并行体系：硬件运算，累加显示，死区时间短；  波形捕获率是评价采集系统性能优劣的重要指标： 带宽、采样率、存储深度之外的第四大核心指标

UESTC 5、“死区时间”和波形捕获率 “死区时间”：示波器从前一次采集结束到下一次采集 开始之间的时间段，反映了示波器连续采集波形的能力。 在“死区时间”内，示波器停止采集，进行数据处理。 在“死区时间”内的被测信号将被漏掉。 漏失偶发信号 采集 死区时间 采集 “死区时间”越小，波形捕获率越高，则采集波形的漏 失率就越低，捕获异常事件或瞬态信号的能力就越强

 “死区时间”：示波器从前一次采集结束到下一次采集 开始之间的时间段，反映了示波器连续采集波形的能力。 在“死区时间”内，示波器停止采集，进行数据处理。 在“死区时间”内的被测信号将被漏掉。  “死区时间”越小，波形捕获率越高，则采集波形的漏 失率就越低，捕获异常事件或瞬态信号的能力就越强。 文 采集本 死区时间 文 采集本 漏失偶发信号 5、 “死区时间”和波形捕获率

UESTC 5、“死区时间”和波形捕获率 WCR Acquisition Dead Acquisition time time time K*T K*T 1 WCR= tacg+pro tpro=/wCR-K×T. RDT tpro 三 ×100%. tacgtpro m-(-c》 ×100%

5、 “死区时间”和波形捕获率

UESTC 5、高波形捕获率的核心结构 并行处理体系结构 FPGA 采集存储 波形图像绘制 通道 ADC 显存 LCD DSP 入 参数测量 系统控制 菜单界面绘制 授权国家发明专利：《一种极高波形捕获率数字存储示波器》， ZL200810044246.3

DSP 参数测量 系统控制 菜单界面绘制 ADC 显存 LCD FPGA 采集存储 波形图像绘制 通道 5、高波形捕获率的核心结构—— 并行处理体系结构 授权国家发明专利：《一种极高波形捕获率数字存储示波器》， ZL200810044246.3