示波器的死区时间
STM32TIM高级定时器死区时间的计算
STM32TIM⾼级定时器死区时间的计算STM32 TIM⾼级定时器的互补PWM⽀持插⼊死区时间，本⽂将介绍如何计算以及配置正确的死区时间。
⽂章⽬录什么是死区时间？死区时间主要是在逆变电路中，防⽌⼀个桥臂的上下两个开关器件同时导通，那么会导致电路电流上升，从⽽对系统造成损害。
因为开关元器件的t don tdon和t doff tdoff严格意义并不是相同的。
所以在驱动开关元器件门极的时候需要增加⼀段延时，确保另⼀个开关管完全关断之后再去打开这个开关元器件，这⾥的延时就是需要施加的死区时间。
数据⼿册的参数这⾥看了⼀下NXP的IRF540的数据⼿册，门极开关时间如下所⽰；然后找到相关的t don tdon，t dff tdff，t r tr，t f tf的相关典型参数；t don tdon：门极的开通延迟时间t doff tdoff：门极的关断延迟时间t r tr：门极上升时间t f tf：门极下降时间下⾯是⼀个IGBT的数据⼿册；下图是IGBT的开关属性，同样可以找到t don tdon，t dff tdff，t r tr，t f tf等参数，下⾯计算的时候会⽤到；如何计算合理的死区时间？这⾥⽤t dead tdead表⽰死区时间，因为门极上升和下降时间通常⽐延迟时间⼩很多，所以这⾥可以不⽤考虑它们。
则死区时间满⾜；T dead=[(T doffmax−T donmin)+(T pddmax−T pddmin)]∗1.2Tdead=[(Tdoffmax−Tdonmin)+(Tpddmax−Tpddmin)]∗1.2 T doffmax Tdoffmax:最⼤的关断延迟时间；T donmin Tdonmin:最⼩的开通延迟时间；T pddmax Tpddmax:最⼤的驱动信号传递延迟时间；T pddmin Tpddmin:最⼩的驱动信号传递延迟时间；其中T doffmax Tdoffmax和T donmin Tdonmin正如上⽂所提到的可以元器件的数据⼿册中找到；T pddmax Tpddmax和T pddmin Tpddmin⼀般由驱动器⼚家给出，如果是MCU的IO驱动的话，需要考虑IO的上升时间和下降时间，另外⼀般会加光耦进⾏隔离，这⾥还需要考虑到光耦的开关延时。
示波器原理、功能和应用
• 例如：一个100MHz上升时间为3.5ns的方波信号，使用100MHz的示波器系统进行测量，上升时间测量误 差为：
– 100MHz示波器上升时间＝350/100MHz＝3.5ns – 仪器显示的信号上升时间＝3.5ns2＋3.5ns2 ＝4.95ns
– 测量误差＝（4.95ns－3.5ns）/ 3.5ns＝0.414＝41％
采样率不足会怎么样？
波形失真
数字示波器原理及主要指标
采样率
采样率不足会怎么样？
波形混淆
数字示波器原理及主要指标
采样率
采样率不足会怎么样？
波形漏失
脉冲消失
数字示波器原理及主要指标
采样率
信号准确重建技术：如果信号只是由各点表示，则很难观察。特别是信号的高频部分， 获取的点很少，更增加了观察的难度。为增加信号的可视性，数字示波器一般都使用 插值法显示模式。
数字示波器原理及主要指标
采样率
实时采样 VS 等效采样
①①①①①
①①①① ①①① ①①①①①①①①①①①①①①
①① ① ① ① ①① ①①①①①①①①①①①①①①①
实时采样：适合捕捉单次信号以及隐藏在重复信号中的毛刺和异 常信号
等效采样：适合观察周期性重复信号，且前提是信号必 须能稳定触发
数字示波器原理及主要指标
数字示波器原理及主要指标
存储深度
指在波形存储器中存储波形样本的数量，单位pts（points）。 存储深度是示波器对数字化波形的最大存储能力。
触发点
预采样
存储深度
延迟采样
数字示波器原理及主要指标
存储深度
深存储有什么好处？
250MS/s × 10ms
2.5GS/s ×
安捷伦示波器挑战市场一哥
表 征 示 波 器 的更 新 速 率其 实 非 常
简单 ，只需在示波器通道 内运 行一个
适 当 的快 速 信 号 （ 如 ５ ＭＨｚ， 测 量 例 ０ ）
微 观 发 展 ，设 计 人 员 必 须 大 量 捕 获 信
器深 度是 决定 购买 何种 示 波器 的重 要标
人 员对 其设 计进 行 测试和 调试 的 最主 要 时 查 看２ 个 以上 的基 于 串 行 协 议 的 通 ０
工 具 ，进 而也迫 使示 波器 业者 必 须绞 尽
道 ，而 ２ ６ 亮 度 也 可 将 正 在 测 试 的 ５级
信 号 模 拟 特征 显示 得 更为 精 确 。
率 。 据 安 捷 伦 科 技 数 字 测 试 业 务 部 亚 太 区 市 场 经 理 杜 吉 伟 介绍 ，查 看 微 小 的 信 号 细 节 和 偶 发事 件 需 要 具 有 快 速
推 出 一款 号 称具 有 业 界 “ 佳 信 号 形 。示 波 器 的 死 区 时 间是 指 示 波 器 在 最
可 视 性 ” 的 系 列 示 波 器 Ｉ ｆｎｉ ｓｏ 重 新 配 置 好 进 行 下 一 次 采 集 之 前 对 采 ｎ ｉ ｉ ｉｎ Ｖｉ ７ ０ Ｂ， 以 与 同类 产 品 相 比 屏 幕 最 大 集 波 形 进 行 处 理 和 显 示 的时 间 。 对 于 ００
号细节 和偶发性事件 ，来对设计进 行 准 ，除 此之 外 ，更新速 率也 同等重 要 。
纠错 和 完 善 ，因 此 更 佳 的 信 号 可 视 性 所 谓 更 新 速 率 ， 是 指 示 波 器 每
愈 显 重 要 。 针 对 上 述 需 求 ， 安 捷 伦 秒钟 可以采集 、处理和 显示 多少个波
浅谈数字示波器的死区时间
浅谈数字示波器的死区时间随着科学技术的发展，数字示波器也越来越先进，而波形刷新率逐渐成为了数字示波器中仅次于带宽、采样率、存储深度之后的第四大技术指标。
说到波形刷新率的意义就和死区时间息息相关了。
何为死区时间？死区时间是数字示波器与生俱来的一个缺陷，目前阶段是无法消除的，只能够尽力减小。
不同于模拟示波器采用电子束直接打在荧光屏上的显示模式，数字示波器是一个典型的“前端数据采集+后端数字信号处理”系统。
这样的系统都有这样一个特点：前端数据采集系统ADC 的输出数据吞吐量比后端数字信号处理系统的处理能力大很多，这就意味着后端无法“实时”处理前端输出的数据，从而形成“死区”时间。
例如：SIGLENT（鼎阳科技）最新的数字示波器SDS2000 系列的ADC 采样率为2GSa/S，即每秒输出2G 个数据，但后续数字信号处理器每秒处理、显示波形的能力只能达到几百兆点每秒，也就是说处理器1 秒只能够处理采集到的几百兆个点，剩下的数据都被丢弃，被丢弃的这些数据就是死区时间。
如图一所示，图一图上为一个波形捕获周期的示意图。
捕获周期长度由有效捕获时间和死区时间组成。
在有效捕获时间内，数字示波器按照用户设定的采样率进行捕获，并将其写入RAM 中。
死区时间可分为固定死区时间和变动死区时间两部分。
固定死区时间具体取决于当前数字示波器自身的情况，如FPGA/DSP 等芯片的计算速率以及算法构架等。
变动死区时间则取决于处理ADC 采集到的数据所需的时间，它与设定的存储深度(记录长度)、时基、采样率以及所选后处理功能(例如，插值、数学函数、测量和分析)多少都有直接关系，所以这部分的死区时间是变动的。
在数字示波器的众多参数中对死区时间的影响最大的就是波形刷新率。
顾名思义，波形刷新率指的就是数字示波器单位时间能够显示波形。
示波器的波形捕获率
说说Micsig平板示波器的高刷新波形捕获率概念波形捕获率是个什么概念呢？简单的说，波形捕获率是指示波器采集波形的速度有多快。
所有的示波器都会眨眼睛。
它们会每秒睁开眼睛多少次，来捕获信号，其间则会闭上眼睛。
这就是波形捕获率。
当示波器闭上眼睛的时候称为“死区”。
示波器的"死区"是示波器对已采集到的波形进行处理和显示的时间,在此时间,示波器不采集信号.普通示波器的"死区"通常远远大于"显示区" 这就让绝大部分时间的信号都没有被显示,导致无法观察到异常信号;高捕获率示波器则大大减少了死区时间,从而能迅速准确地发现异常信号。
波形捕获率作用波形捕获率的大小，在示波器能不能快速准确的发现偶然的干扰信号起到关键性作用。
当你想观察在一个信号当中偶然出现的干扰（毛刺）时，那么拥有大的波形捕获率能让你快速的找到它。
实例：Micsig平板示波器所标配的波形捕获率均为5万次/秒，选配最高可达50万次/秒。
波形捕获率越高，死区时间越短，捕获到异常波形的概率就越大。
下面以Micsig平板示波器tBOOK系列TO154A为例，做一个高刷新的验证。
用TO154A探测一个方波信号，（该信号为在1MHz方波基础上有每秒一次的脉冲干扰信号）。
一般的示波器难以发现该干扰。
如图：差价：说完了概念，现在我们来谈谈价钱，先别说一般的示波器不能达到50万次/秒的波形捕获率。
即使达到了，那价格是怎么样呢？小编在此调查了市场上的很多品牌的示波器。
发现国产示波器除了麦科信，暂时还没有发现有达到50万/秒的波形捕获率的示波器。
国外示波器虽有某些牌子能达到，可价格高的吓人。
比如某国外品牌的示波器，仅仅340,000wfms/s，价格就需要8000多美金。
这样看来，Micsig平板那示波器不仅在技术上名列前茅，在价格方面更处于绝对优势。
示波器定位异常信号的各种方法大全
示波器作为一种调试工具,其定位异常信号的能力至关重要。
随着示波器技术的不断进步,示波器能提供的定位异常信号的方法也越来越多。
示波器厂商都提供了一系列的定位异常信号的方法。
这些方法各有其最适合的应用场合，熟悉每种方法的原理和特点，可以帮助我们在遇到问题时立即想到用某种方法能解决问题,从而使我们少走弯路。
如果能将某些方法组合起来使用,更会产生意想不到的效果。
在调试中遇到问题通常会按“三步曲”来定位问题和解决问题。
首先是“大胆的假设”，工程师知道电路中有些问题，他会假定问题的可能来源（比如怀疑时钟信号有毛刺），于是他有一种本能的冲动去寻找证据来支持他的假定—示波器上能看到想象中的毛刺，进行“小心地求证”，如果他找到了证据来支持他的假定或者隐隐约约能找到问题的蛛丝马迹，他需要通过触发来隔离出该问题，使有问题的信号“停留”在触发点，寻找支持假设的证据来。
最终为了解决问题,还需要找到引起问题的“因果关系”。
一旦找到有问题的信号，就希望追溯到电路中的其它位置来定位出该问题出现的原因，找出因果关系或进一步地通过其它各种手段来深入洞察该问题的特性余辉显示，死区，刷新率所谓“小心地求证”，也就是说要能复现“异常信号”，观察异常信号的特点，出现的规律等。
所有方法中最容易，最简单，最直观的方法是通过触发信号边沿并用“余辉显示”方式来观察有没有异常信号。
所谓余辉显示就是不断累积历史上出现过的波形。
只要有异常就显示在屏幕上，这种感觉很好。
但是，是否所有曾经出现过的波形包括异常信号都会在屏幕上显示出来？否！示波器两次捕获之间的时间间隔内出现的异常信号是无法用余辉方式找到的。
这段时间间隔就是死区时间。
死区时间会占信号流的99%以上的时间比例。
减少死区时间的一种方法就是提高刷新率。
刷新率越高,单位时间内在屏幕上累计的波形个数就越多,就越有可能累积出异常信号。
这个概念很容易被用户理解，所以示波器厂商一直在孜孜不倦地追求刷新率这个指标。
如何计算示波器的死区时间
如何计算示波器的死区时间数字示波器的原理决定了波形观测必然存在死区时间，而死区时间的长短直接影响示波器捕获异常信号的能力。
你当前用的示波器的死区时间具体是多少，怎么去计算呢，答案就在此文揭晓。
1、采样时间、死区时间和捕获时间数字示波器捕获信号的过程是典型的“采集-处理-采集-处理”过程，如图1所示为数字示波器的采集原理，一个捕获周期由采样时间和（处理时间）死区时间组成，如图2所示。
图1 示波器采集原理图采样时间：是信号采样存储的过程。
死区时间（处理时间）：是示波器对采样存储回来的数字信号进行测量运算，显示等处理的过程。
死区时间内示波器不进行采集。
图2 采样时间与死区时间所以：捕获时间=采样时间+死区时间，而捕获时间又等于波形刷新率的倒数。
波形刷新率即波形捕获率，指的是每秒捕获波形的次数，表示为波形每秒（wfms/s）。
2、死区时间的计算死区时间的大小影响着遗漏信号的多少，也决定了捕获异常信号概率的大小，那么如何去计算示波器死区时间的大小呢？本次以ZDS2024 Plus示波器为例，ZDS2024 Plus的波形刷新率为330Kwfm/s，将时基档位调制50ns/div，可以看到异常信号闪现在示波器的屏幕上，如图3所示。
图3 ZDS2024 Plus示波器捕获异常信号根据捕获到的波形进行死区时间的计算，在50ns/div的时基档位下以下为计算的过程：图4 死区时间计算公式3、死区时间对捕获信号的影响上图4和表1为ZDS2024 Plus示波器与普通示波器的死区时间对比，在相同的时基档位下，ZDS2024 Plus有效采样时间为23.1%，普通示波器有效采样时间为0.2%，相当于在1s 内ZDS2024 Plus采集231ms，而普通示波器仅仅采集了20ms，相差20倍以上，如图5所示。
图5 不同示波器死区时间对比从图5可看出波形刷新率越高，死区时间就越短，捕获异常信号的概率就越高；波形刷新率越低，死区时间就越长，捕获异常信号的概率就越小。
死区时间
死区时间死区时间是PWM输出时，为了使H桥或半H桥的上下管不会因为开关速度问题发生同时导通而设置的一个保护时段。
由于IGBT等功率器件都存在一定的结电容，所以会造成器件导通关断的延迟现象。
一般在设计电路时已尽量降低该影响，比如尽量提高控制极驱动电压电流，设置结电容释放回路等。
为了使igbt工作可靠，避免由于关断延迟效应造成上下桥臂直通，有必要设置死区时间，也就是上下桥臂同时关断时间。
死区时间可有效地避免延迟效应所造成的一个桥臂未完全关断，而另一桥臂又处于导通状态，避免直通炸模块。
死区时间大，模块工作更加可靠，但会带来输出波形的失真及降低输出效率。
死区时间小，输出波形要好一些，只是会降低可靠性，一般为us级。
IGBT在关断时的脉冲后沿因少数载流子的存储效应会产生一个较大的“拖尾”电流，因此所产生的关断能耗（Eoff）在早期产品中非常突出。
死区时间调整硬件解决方案摘要：针对不同厂家IPM要求的死区时间参数的不同，本文从硬件电路角度出发，提出一种延时电路方案，解决了因参数调整而引起软件的不统一问题，进而为MCU的大批量mask降低成本提供可能。
关键词： IPM 死区时间随着现代电力电子技术的飞速发展，以绝缘栅双晶体管（IGBT）为代表的功率器件在越来越多的场合得到广泛地应用。
IGBT是VDMOS与双极晶体管的组合器件，集MOSFET与GTR的优点于一身，既具有输入阻抗高，开关速度快，热稳定性好和驱动电路简单的长处，又具有通态电压低，耐压高和承受大电流的优点，特别适合于电机控制。
现代逐渐得到普遍推广的变频空调，其内部的压缩机控制单元就是采用以IGBT为主要功率器件的新型智能模块（IPM）。
IPM（智能功率模块）即Intelligent Power Module的缩写，它是将输出功率器件IGBT和驱动电路、多种保护电路集成在同一模块内，与普通IGBT相比，在系统性能和可靠性上均有进一步提高，而且由于IPM通态损耗和开关损耗都比较低，使散热器的尺寸减小，故整个系统的尺寸减小。
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示波器的死区时间
很多客户在选择示波器的时候除了关注带宽、采样率和存储深度外，更关心的就是示波器的死区时间，死区时间的长短直接决定了捕获异常信号的能力大小。
示波器的死区时间具体是多少，怎么去计算呢，答案即将揭晓。
1、采样时间、死区时间和捕获时间
数字示波器捕获信号的过程是典型的“采集-处理-采集-处理”过程，如图1所示为数字示波器的采集原理，一个捕获周期由采样时间和（处理时间）死区时间组成，如图2所示。
图1 示波器采集原理图
采样时间：是信号采样存储的过程。
死区时间（处理时间）：是示波器对采样存储回来的数字信号进行测量运算，显示等处理的过程。
死区时间内示波器不进行采集。
图2 采样时间与死区时间
所以：捕获时间=采样时间+死区时间，而捕获时间又等于波形刷新率的倒数。
波形刷新率即波形捕获率，指的是每秒捕获波形的次数，表示为波形每秒（wfms/s）。
2、死区时间的计算
死区时间的大小影响着遗漏信号的多少，也决定了捕获异常信号概率的大小，那么如何去计算示波器死区时间的大小呢？本次以ZDS2024 Plus示波器为例，ZDS2024 Plus的波形刷新率为330Kwfm/s，将时基档位调制50ns/div，可以看到异常信号闪现在示波器的屏幕上，如图3所示。
图3 ZDS2024 Plus示波器捕获异常信号
根据捕获到的波形进行死区时间的计算，在50ns/div的时基档位下以下为计算的过程：
图4 死区时间计算公式
3、死区时间对捕获信号的影响
上图4和表1为ZDS2024 Plus示波器与普通示波器的死区时间对比，在相同的时基档位下，ZDS2024 Plus有效采样时间为23.1%，普通示波器有效采样时间为0.2%，相当于在1s 内ZDS2024 Plus采集231ms，而普通示波器仅仅采集了20ms，相差20倍以上，如图5所示。
图5 不同示波器死区时间对比
从图5可看出波形刷新率越高，死区时间就越短，捕获异常信号的概率就越高；波形刷新率越低，死区时间就越长，捕获异常信号的概率就越小。
波形刷新率与死区时间就像拍照的瞬间，如下图6所示，拍照的频率越高，中间间隔的时间就越短，能抓拍到一掠而过的飞机的机率就越高，动静结合的美好作品就能呈现在我们眼前。
图6拍照频率对比图
数据采集过程和数据信号处理的过程属于串行关系，无法同时时进行运作，也就是采集过程无法实时的处理数据，所以若波形刷新率低，则在信号采集过程中可能导致漏掉关键的异常信号，给调试工程师一个错误的判断，无法将故障检测出来，大大延长调试时间，降低调试效率。
死区时间是数字示波器与生俱来的缺陷，没有办法消除，但是可以尽量的减小。
那么如何减少死区时间呢？
死区时间与波形刷新率息息有关，要减少死区时间，必须增大波形刷新率，ZDS2024 Plus 示波器具有330Kwfm/s的波形刷新率，让异常信号一览无余，ZDS4054 Plus示波器具有1Mwfm/s的波形刷新率，可以更快更可靠的查找故障，缩短故障排查所需要的时间。