作者丨鼎陽(yáng)科技 張一慧

1、波形捕獲率的定義與核心概念

波形捕獲率（Waveform Capture Rate）是數(shù)字示波器的關(guān)鍵指標(biāo)之一，指單位時(shí)間內(nèi)示波器能夠捕獲并顯示波形的次數(shù)，通常以“次/秒”或“幀/秒”為單位。其本質(zhì)是衡量示波器在單位時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)變化的響應(yīng)能力。

從原理上看，示波器的工作周期分為“有效捕獲時(shí)間”和“死區(qū)時(shí)間”，“有效捕獲時(shí)間”是信號(hào)采樣并存儲(chǔ)的階段，而“死區(qū)時(shí)間”則是處理數(shù)據(jù)、更新顯示的耗時(shí)。波形捕獲率的計(jì)算公式為：

波形捕獲率=1/（有效捕獲時(shí)間+死區(qū)時(shí)間）

死區(qū)時(shí)間占比越大，捕獲率越低，漏失異常信號(hào)的風(fēng)險(xiǎn)越高。

波形捕獲率的作用與技術(shù)價(jià)值

波形捕獲率作為示波器的核心性能指標(biāo)，其作用在于通過(guò)高頻次的信號(hào)采集能力，確保對(duì)瞬態(tài)現(xiàn)象（如毛刺、脈沖干擾等）的有效捕捉，從而提升信號(hào)完整性分析的準(zhǔn)確性。這一特性在高速數(shù)字電路調(diào)試、通信協(xié)議驗(yàn)證及電力電子設(shè)備監(jiān)測(cè)等場(chǎng)景中尤為關(guān)鍵，能夠顯著提高故障復(fù)現(xiàn)率與異常信號(hào)的檢測(cè)效率，高捕獲率可避免信號(hào)盲區(qū)，為工程師提供更完整的波形細(xì)節(jié)，從而優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與可靠性驗(yàn)證。

數(shù)字示波器在捕獲異常方面的有用性指標(biāo)是示波器能夠在屏幕上累積的平均每秒異常數(shù)量。其倒數(shù)則是在屏幕上看到異常所需的平均時(shí)間。傳統(tǒng)上，方法是使示波器處于邊沿觸發(fā)（上升沿或下降沿）模式，并查看每次采集時(shí)重疊的持續(xù)軌跡。等待一段時(shí)間后，希望其中一條軌跡能夠顯示出異常。

當(dāng)使用這種方法時(shí)，異常捕獲率可以根據(jù)波形的邊沿速率（即每秒鐘觸發(fā)到波形的上升沿或下降沿?cái)?shù)量，數(shù)值上與波形頻率相等）、示波器的捕獲速率以及異常發(fā)生的統(tǒng)計(jì)頻率來(lái)計(jì)算，其計(jì)算公式如下：

每秒的異常現(xiàn)象捕獲到的=Min（最大波形捕獲率，波形邊沿速率）*每秒的異常現(xiàn)象/波形邊沿速率

這意味著，如果波形的邊沿速率不超過(guò)示波器的捕獲速率，那么示波器會(huì)捕獲每一個(gè)邊沿（因此也會(huì)捕獲每一個(gè)異常）。當(dāng)波形的邊沿速率超過(guò)示波器的捕獲速率時(shí)，示波器無(wú)法捕獲每一個(gè)邊沿，此時(shí)每秒捕獲的異常數(shù)量等于示波器的捕獲速率乘以異常發(fā)生的速率與波形邊沿速率的比值。

讓我們以如下情況為例：在一個(gè)200 MHz的時(shí)鐘上，異常（比如一個(gè)毛刺）以每5秒一次的頻率發(fā)生，使用波形捕獲速率為每秒100,000次的示波器，根據(jù)上述的公式進(jìn)行計(jì)算：

每秒的異常現(xiàn)象捕獲到的=Min（100k，200M）*1/5 /200M=0.0001個(gè)

那么捕獲到一次異常需要的時(shí)間就是10000s，也就是說(shuō)平均需要2.8小時(shí)才能檢測(cè)到一次異常！

因此，當(dāng)邊沿速率低于示波器捕獲速率時(shí)，一切工作正常；但當(dāng)邊沿速率超過(guò)示波器捕獲速率時(shí)，情況就會(huì)惡化。這就是為什么許多示波器制造商開(kāi)發(fā)了波形捕獲速率非常高的示波器。

從技術(shù)價(jià)值層面看，波形捕獲率的提升依賴于硬件與算法的協(xié)同創(chuàng)新。高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器與深存儲(chǔ)技術(shù)的突破，結(jié)合并行處理架構(gòu)與智能算法，不僅實(shí)現(xiàn)了每秒百萬(wàn)次級(jí)別的波形捕獲能力，還通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理與動(dòng)態(tài)刷新率優(yōu)化，增強(qiáng)了用戶對(duì)復(fù)雜信號(hào)的直觀觀測(cè)體驗(yàn)。

2、波形捕獲率和屏幕刷新率（60Hz）有什么關(guān)系

波形捕獲率是示波器每秒完成“采集-處理-顯示”完整波形的次數(shù)，而屏幕刷新率是顯示器硬件每秒物理刷新顯示內(nèi)容的次數(shù)。

兩者關(guān)系的核心邏輯是：

捕獲率是波形更新的“源頭”，捕獲率決定了示波器每秒生成多少幀波形數(shù)據(jù)，若捕獲率<刷新率，屏幕會(huì)因數(shù)據(jù)不足出現(xiàn)卡頓；屏幕刷新率是波形顯示的“瓶頸”，雖然波形捕獲率遠(yuǎn)高于屏幕刷新率，但實(shí)際顯示效果受限于后者，屏幕刷新率60Hz表示實(shí)際效果屏幕顯示60幀/秒。

那么，示波器的捕獲率非常高，有些示波器可達(dá)百萬(wàn)幀/秒，但屏幕刷新率卻只有60Hz，那豈不是這么高的捕獲率沒(méi)有用了？