Sembra naturale chiedersi a questo punto come il tempo morto influenzi le misurazioni dell'oscilloscopio.

Errori invisibili nel segnale

Pensiamo a una tipica situazione di collaudo dove un utente debba realizzare una serie di misurazioni per determinare l'origine di eventuali comportamenti errati del sistema. Un buon approccio di misurazione consisterebbe nell'utilizzare un evento predefinito standard come limite, e nell'attivare la modalità di persistenza nello strumento per monitorare i cambiamenti del segnale nel tempo rispetto alle condizioni normali.

Tuttavia, la figura sottostante mostra che gli eventi che si verificano durante il tempo morto non vengono rilevati e, perciò, nemmeno visualizzati. Di conseguenza le modifiche di segnale durante i periodi di tempo morto rimangono invisibili agli utenti.

In questi casi l'unica speranza di successo è che il comportamento errato continui a ripetersi. In questo modo un'osservazione sufficientemente lunga aumenterà le probabilità che l'errore di segnale coincida con il tempo di acquisizione attivo dell'oscilloscopio. La modalità di persistenza può essere utilizzata per evidenziare gli eventi rari con differente luminosità o colore.

Conoscendo la forma del segnale difettoso, l'utente può riattivare l'acquisizione con una condizione di trigger appropriata. Questo approccio a due fasi, tuttavia, è possibile soltanto con segnali ripetitivi. Fare il debug di un singolo evento sconosciuto è praticamente impossibile.

Effetti sulle misure

Come accennato in precedenza, gli utenti di un oscilloscopio digitale devono tenere presente che questo strumento osserva soltanto piccole frazioni del segnale da misurare. Vediamo dove e in che modo il tempo morto influenza i risultati delle misure.

La questione più ovvia, parlando di tempo morto, è la reattività dello strumento. Gli utenti spesso tendono ad aumentare la base dei tempi allo scopo di aumentare la probabilità di catturare un evento indefinito, operazione che può senza dubbio portare a un minor indice di tempo morto.

Sfortunatamente la maggior lunghezza dei record causa in genere una minore velocità di acquisizione e una rapidità di aggiornamento della forma d'onda molto inferiore. Dopo ogni cambiamento di impostazioni che richieda una nuova acquisizione, è necessario mettere in pausa e attendere che il risultato della modifica appaia sul display.

Il tempo morto ha il massimo impatto sul processo di debug quando è necessario individuare e analizzare eventi di segnale rari.

I difetti di segnale possono essere visualizzati solo quando avvengono durante il tempo di acquisizione attivo. Per un tipico oscilloscopio digitale questa quantità di tempo è di solito molto inferiore al 1%. L'utente fa perciò affidamento sulla ripetizione del segnale e su lunghi tempi di attesa.

Le funzioni di analisi quali misurazioni, test con maschera, istogrammi e FFT richiedono un maggior tempo di elaborazione e perciò aumentano il tempo morto di ogni ciclo di acquisizione. Un tempo morto più lungo contrasta con la fondamentale necessità di raccogliere un gran numero di onde per ottenere risultati statisticamente rilevanti.

Supponendo che il comportamento errato del segnale si ripeta nel tempo, è possibile usare l'analisi statistica per calcolare il tempo medio richiesto per individuare ed esaminare ogni evento relativo al segnale.

Dati un tempo e una velocità di acquisizione e la frequenza di ripetizione di un evento (per esempio, di un problema tecnico), la probabilità di catturarlo e visualizzarlo aumenta con un tempo di misurazione maggiore.

Ipotizziamo di avere un segnale con un comportamento erroneo che si ripete 10 volte al secondo. Si tratta di un segnale dati che viene visualizzato sul display dell'oscilloscopio su una scala temporale di 10 ns/div. Con un display a 10 suddivisioni orizzontali, il tempo di acquisizione attivo sarà di 100 ns. Per assicurare un alto livello di sicurezza di catturare l'evento desiderato, utilizziamo una probabilità del 99.99% nella seguente equazione:

dove:

P: probabilità di individuare un evento raro di ripetizione del segnale (%)

GlitchRate: frequenza di ripetizione dell'errore di segnale

T: tempo di acquisizione attivo/tempo di visualizzazione dell'onda (lunghezza del record / velocità campionamento, o 10 * scala temporale per div)

AcqRate: velocità di acquisizione

t_measure: tempo di misurazione

Il tempo di prova richiesto dipende dalla velocità di acquisizione dell'oscilloscopio. La seguente tabella mostra i tempi di misura necessari per alcune differenti velocità di acquisizione.

Tabella 1: tempo medio di misura per catturare errori ripetitivi di segnale (P=99.99%, T=100 ns, GlitchRate=10/s)