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揭秘示波器四大捕获方式
来源:EEFOCUS 时间:2016-03-10

通常我们在Auto Setup之后,波形就会出现在屏幕上,然后就可以进行测量分析了,但Auto Setup并不能保证信号被高保真的捕获,高保真捕获信号是第一要素,否则后续的测量分析都没有意义了,那么我们如何才能更好的观察波形呢,看完本文你就知道了。


如何更好的观察波形,本质上就是对感兴趣的点进行重点测量、分析,如何高保真的捕获波形,就要从示波器处理信号的过程开始说起。

信号经过示波器前端电路处理之后,来到ADC进行模数转换,接下来便要进行信号的重构还原了,这里也就是本文的重点了,示波器的捕获模式。一般有四种捕获方式,不同的捕获方式,适用于观察不同的信号。接下来,就示波器对采样点的处理方式,也就是示波器的捕获模式跟大家做一个简要的介绍。

标准捕获模式

首先介绍的是标准捕获模式,在该模式下,示波器会对采集到的信号进行等间隔采样。

标准捕获的工作模式也最大程度的保证了信号最原始的状态,对于大多数波形来说,使用该模式可产生最佳的显示效果,以下是ZDS2000系列示波器默认捕获模式。


图1 标准捕获模式

峰值捕获模式

接下来就是峰值捕获模式,看着名字就知道是什么意思了,就是采集一个采样间隔信号中的最大值和最小值。

在该模式下,可有效观察到偶尔发生的窄脉宽,在捕获高频率的毛刺方面非常实用,可获取信号的包络或可能丢失的窄脉冲,使用峰值捕获模式会使波形显示的噪声比较明显。


图2 峰值捕获模式

平均捕获模式

第三个就是平均捕获模式了,这个名字也非常容易理解,就是采集N屏信号,将它们在触发位置对其,然后做平均运算。

使用平均捕获模式,在减小噪声同时保持了原有的带宽,将噪声滤除有利于对信号进行测量。适用于观测周期性重复信号,其滤波效果提升了示波器的垂直分辨率。值得一提的是,平均捕获特别适合执行谐波分析或电源质量分析。


图3 平均捕获方式

高分辨率捕获模式

最后就是高分辨率捕获模式,打个比方,其工作原理就是将一个波形分成5份,然后将一份波形的的每个点求平均,最终一个波形变成了5个点。这种处理方式可以有效改善系统的等效分辨率,本质上就是一种数字滤波。用于求平均的采样点数越多,分辨率提高得越多,显示的波形更平滑,从而达到减少噪声的目的。

需要注意的是,高分辨率是针对一个波形相邻的点做平均处理,所以该模式是对不重复的信号以牺牲带宽的方式来提升测试精度,故不适合测试高频信号,适用于观察高分辨率且带宽较低的波形。


图4 高分辨率捕获模式

四种捕获模式实测对比

在了解完四种捕获模式的工作原理之后,我们来做一个对比,在输入一个相同的信号时,标准捕获模式下可以观察到信号中存在噪声,峰值捕获模式下信号的噪声较为明显,而在平均捕获模式及高分辨率捕获模式下,几乎没有看到随机噪声。

根据被测信号的类型及需要关注的测试点,设置相应的捕获模式,可以帮助我们更好的观察波形,更快的发现、解决问题。


图5 四种捕获模式实测对比

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