示波器波形捕獲模式的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)合

　　日常我們使用示波器的捕獲模式，一般都只用默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式。但捕獲模式有哪些?各自對(duì)采樣點(diǎn)的處理方式你了解多少呢?每一種模式適用于哪種波形呢?本文將對(duì)比分析這些模式的特點(diǎn)，會(huì)讓你有不一樣的發(fā)現(xiàn)。

　　其實(shí)在測(cè)量波形時(shí)，對(duì)一些具有某種特征的信號(hào)的測(cè)量是需要選擇合適的捕獲模式的，這里以ZDS4054 Plus示波器為例，分享示波器幾種捕獲模式的原理和特點(diǎn)及其合適的應(yīng)用場(chǎng)合。在示波器前面板上按下【Acquire】鍵，在捕獲模式菜單中可以看到其中共包含4種捕獲模式：標(biāo)準(zhǔn)、峰值、平均和高分辨率。

　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，示波器的捕獲模式用于控制如何從采樣點(diǎn)中獲取波形點(diǎn)。現(xiàn)在我們使用的數(shù)字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對(duì)樣值進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)限度是判斷累計(jì)的樣值能否繪出波形為止，隨后數(shù)字示波器重構(gòu)波形。而由于處理方式的不同，重構(gòu)的信號(hào)波形也會(huì)有一定的差別。下面將介紹這四種捕獲模式重構(gòu)波形的異同。

　　一、標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式

　　對(duì)大多數(shù)波形來(lái)說(shuō)，使用標(biāo)準(zhǔn)模式可以產(chǎn)生最佳的顯示效果。在一般情況下，如果您對(duì)示波器捕獲波形的方式?jīng)]有特殊要求時(shí)，捕獲模式可以選擇為ZDS 4054 Plus示波器默認(rèn)的捕獲模式：標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式。

　　?原理：按相等時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)采樣以重建波形，具體原理圖如圖 1所示。

　　?適用場(chǎng)景：對(duì)波形捕獲模式無(wú)特殊要求時(shí)使用。

　　圖 1 標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式原理圖

　　二、峰值捕獲模式

　　在該模式下，示波器至少能顯示出來(lái)與采樣周期一樣寬的所有脈沖。

　　?原理：采集到采樣間隔信號(hào)的最大值和最小值，具體原理圖如圖 2所示。

　　?適用場(chǎng)景：捕獲可能丟失的窄脈沖和高頻率的毛刺。

　　?注意事項(xiàng)：雖然該模式可避免信號(hào)混淆，但顯示的噪聲較大。

　　圖 2 峰值捕獲模式原理圖

　　三、平均捕獲模式

　　在該模式下，可先設(shè)置一個(gè)平均次數(shù)N，具體設(shè)置方法為：在示波器前面板上按下【Acquire】鍵，按下【平均次數(shù)】菜單軟鍵，通過(guò)調(diào)節(jié)A/B旋鈕設(shè)置平均次數(shù)的數(shù)值。

　　?原理：示波器會(huì)對(duì)采集的N段波形，將它們按照觸發(fā)位置對(duì)齊，對(duì)N段波形進(jìn)行平均運(yùn)算，最終得到一段平均后的波形。具體原理圖如圖 3所示。在ZDS4054 Plus示波器中平均數(shù)可設(shè)置的范圍是2~65536，系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)為64次。

　　?適用場(chǎng)景：希望減少波形中的隨機(jī)噪聲并提高垂直分辨率時(shí)使用。

　　?注意事項(xiàng)：(1)滾動(dòng)視圖模式下不支持平均捕獲模式。

　　(2)平均次數(shù)越高，噪聲越小，但波形顯示對(duì)波形變化的相應(yīng)也越慢。

　　圖 3 平均捕獲模式原理圖

　　四、高分辨率捕獲模式

　　在該模式下，該模式采用一種超取樣技術(shù)，對(duì)采樣波形的鄰近點(diǎn)平均，減小輸入信號(hào)上的隨機(jī)噪聲并在屏幕上產(chǎn)生更平滑的波形。

　　?原理：對(duì)一段波形中的每N個(gè)點(diǎn)求平均，把原來(lái)的N個(gè)采樣點(diǎn)替換成一個(gè)平均點(diǎn)來(lái)顯示。具體原理圖如所示。

　　?適用場(chǎng)景：通常用于數(shù)字轉(zhuǎn)換器的采樣率高于采集存儲(chǔ)器的存速率的情形，即可提供較較高分辨率、較低帶寬的波形。

　　?注意事項(xiàng)：“平均”和“高分辨率”模式使用的平均方式不一樣，前者為“波形平均”，后者為“點(diǎn)平均”。

　　圖 4 高分辨率捕獲模式原理圖

　　對(duì)這4種捕獲模式的捕獲機(jī)制與應(yīng)用特點(diǎn)了解之后，我們來(lái)看下它們對(duì)同一個(gè)輸入信號(hào)的顯示情況。將捕獲模式依次設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)、峰值、平均和高分辨率模式，很明顯在對(duì)比之下，標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式下(如圖 5所示)，信號(hào)噪聲適中，峰值捕獲模式下(如圖 6所示)，信號(hào)的噪聲顯示比較明顯，而平均(如圖 7所示)和高分辨率(如圖 8所示)捕獲模式下顯示的波形幾乎沒(méi)有隨機(jī)噪聲。

　　了解了同一輸入信號(hào)在不同捕獲模式下的不同顯示效果之后，再來(lái)對(duì)這四種捕獲模式做個(gè)異同總結(jié)：對(duì)波形捕獲模式無(wú)特殊要求時(shí)，一般使用示波器默認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式。要捕獲窄脈沖或高頻率的毛刺，選擇峰值捕獲模式。想減少噪聲并提高分辨率，使用平均捕獲模式。希望提供較較高分辨率、較低帶寬的波形時(shí)，選擇高分辨率捕獲模式。

　　圖 5 標(biāo)準(zhǔn)捕獲模式下的波形圖

　　圖 6 峰值捕獲模式下的波形圖

　　圖 7 平均捕獲模式下的波形圖

　　圖 8 高分辨率捕獲模式下的波形圖