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示波器波形捕获模式的特点及应用场合

2018-10-17 18:34 次阅读

日常我们使用示波器的捕获模式,一般都只用默认的标准捕获模式。但捕获模式有哪些?各自对采样点的处理方式你了解多少呢?每一种模式适用于哪种波形呢?本文将对比分析这些模式的特点,会让你有不一样的发现。

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

其实在测量波形时,对一些具有某种特征的信号的测量是需要选择合适的捕获模式的,这里以ZDS4054 Plus示波器为例,分享示波器几种捕获模式的原理和特点及其合适的应用场合。在示波器前面板上按下【Acquire】键,在捕获模式菜单中可以看到其中共包含4种捕获模式:标准、峰值、平均和高分辨率。

简单地说,示波器的捕获模式用于控制如何从采样点中获取波形点。现在我们使用的数字示波器捕获的是波形的一系列样值,并对样值进行存储,存储限度是判断累计的样值能否绘出波形为止,随后数字示波器重构波形。而由于处理方式的不同,重构的信号波形也会有一定的差别。下面将介绍这四种捕获模式重构波形的异同。

1、 标准捕获模式

对大多数波形来说,使用标准模式可以产生最佳的显示效果。在一般情况下,如果您对示波器捕获波形的方式没有特殊要求时,捕获模式可以选择为ZDS 4054 Plus示波器默认的捕获模式:标准捕获模式。

原理:相等时间间隔对信号采样以重建波形,具体原理图如图 1所示。

适用场景:对波形捕获模式无特殊要求时使用。

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 1 标准捕获模式原理图

二、峰值捕获模式

在该模式下,示波器至少能显示出来与采样周期一样宽的所有脉冲。

原理:采集到采样间隔信号的最大值和最小值,具体原理图如图 2所示。

适用场景:捕获可能丢失的窄脉冲高频率的毛刺

注意事项:虽然该模式可避免信号混淆,但显示的噪声较大

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 2 峰值捕获模式原理图

三、平均捕获模式

在该模式下,可先设置一个平均次数N,具体设置方法为:在示波器前面板上按下【Acquire】键,按下【平均次数】菜单软键,通过调节A/B旋钮设置平均次数的数值。

原理:示波器会对采集的N段波形,将它们按照触发位置对齐,对N段波形进行平均运算,最终得到一段平均后的波形。具体原理图如图 3所示。在ZDS4054 Plus示波器中平均数可设置的范围是2~65536,系统默认设为64次。

适用场景:希望减少波形中的随机噪声提高垂直分辨率时使用。

注意事项:(1)滚动视图模式下不支持平均捕获模式。

(2)平均次数越高,噪声越小,但波形显示对波形变化的相应也越慢。

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 3 平均捕获模式原理图

四、高分辨率捕获模式

在该模式下,该模式采用一种超取样技术,对采样波形的邻近点平均,减小输入信号上的随机噪声并在屏幕上产生更平滑的波形。

原理:对一段波形中的每N个点求平均,把原来的N个采样点替换成一个平均点来显示。具体原理图如所示。

适用场景通常用于数字转换器的采样率高于采集存储器的存速率的情形,即可提供较较高分辨率、较低带宽的波形。

注意事项“平均”和“高分辨率”模式使用的平均方式不一样,前者为“波形平均”,后者为“点平均”。

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 4 高分辨率捕获模式原理图

对这4种捕获模式的捕获机制与应用特点了解之后,我们来看下它们对同一个输入信号的显示情况。将捕获模式依次设置为标准、峰值、平均和高分辨率模式,很明显在对比之下,标准捕获模式下(如图 5所示),信号噪声适中,峰值捕获模式下(如图 6所示),信号的噪声显示比较明显,而平均(如图 7所示)和高分辨率(如图 8所示)捕获模式下显示的波形几乎没有随机噪声。

了解了同一输入信号在不同捕获模式下的不同显示效果之后,再来对这四种捕获模式做个异同总结:对波形捕获模式无特殊要求时,一般使用示波器默认的标准捕获模式。要捕获窄脉冲或高频率的毛刺,选择峰值捕获模式。想减少噪声并提高分辨率,使用平均捕获模式。希望提供较较高分辨率、较低带宽的波形时,选择高分辨率捕获模式。

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 5 标准捕获模式下的波形图

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 6 峰值捕获模式下的波形图

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 7 平均捕获模式下的波形图

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

图 8 高分辨率捕获模式下的波形图

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