作者丨鼎陽科技 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)鍵指標之一，指單位時間內(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間內(nèi)對信號變化的響應(yīng)能力。

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

波形捕獲率=1/（有效捕獲時間+死區(qū)時間）

死區(qū)時間占比越大，捕獲率越低，漏失異常信號的風險越高。

波形捕獲率的作用與技術(shù)價值

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

數(shù)字示波器在捕獲異常方面的有用性指標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，并查看每次采集時重疊的持續(xù)軌跡。等待一段時間后，希望其中一條軌跡能夠顯示出異常。

當使用這種方法時，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數(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)計頻率來計算，其計算公式如下：

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

這意味著，如果波形的邊沿速率不超過示波器的捕獲速率，那么示波器會捕獲每一個邊沿（因此也會捕獲每一個異常）。當波形的邊沿速率超過示波器的捕獲速率時，示波器無法捕獲每一個邊沿，此時每秒捕獲的異常數(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200 MHz的時鐘上，異常（比如一個毛刺）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)上述的公式進行計算：

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

那么捕獲到一次異常需要的時間就是10000s，也就是說平均需要2.8小時才能檢測到一次異常！

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

從技術(shù)價值層面看，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)換器與深存儲技術(shù)的突破，結(jié)合并行處理架構(gòu)與智能算法，不僅實現(xiàn)了每秒百萬次級別的波形捕獲能力，還通過實時數(shù)據(jù)處理與動態(tài)刷新率優(yōu)化，增強了用戶對復雜信號的直觀觀測體驗。

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”，雖然波形捕獲率遠高于屏幕刷新率，但實際顯示效果受限于后者，屏幕刷新率60Hz表示實際效果屏幕顯示60幀/秒。

那么，示波器的捕獲率非常高，有些示波器可達百萬幀/秒，但屏幕刷新率卻只有60Hz，那豈不是這么高的捕獲率沒有用了？