DSO中的內(nèi)插技術(shù) (數(shù)字示波器重要功能的使用)
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然后啟動(dòng)SinX內(nèi)插，重復(fù)觸發(fā)波形，建立一個(gè)新的余輝地圖。測試標(biāo)準(zhǔn)非常簡單，新余輝地圖與參考波形(或原來的余輝地圖)匹配的程度決定著內(nèi)插方法的有效程度。
下面是在WaveMaster 8620A上應(yīng)用這一測試的實(shí)例：
這張圖片說明了在WaveMaster示波器中怎樣測試SinX內(nèi)插的有效性。在這種情況下，它把重復(fù)的信號應(yīng)用到通道2，啟動(dòng)余輝，使SinX內(nèi)插失效。F1定義為通道2的余輝曲線中間值。隨著時(shí)間推移，余輝曲線被填充，Ptrace中間值函數(shù)生成輸入模擬波形的清楚圖片。F1保存到存儲器M1中，成為參考曲線。
M1留在屏幕上作為參考，F(xiàn)1關(guān)閉，通道2上啟動(dòng)SinX內(nèi)插。示波器重復(fù)觸發(fā)，生成重復(fù)采集的波形及內(nèi)插樣點(diǎn)的新余輝曲線。由于新余輝地圖在本質(zhì)上是參考源的確切復(fù)現(xiàn)(幾乎看不到，位于余輝曲線的中心)，測試結(jié)果表明，在這些情況下，適合使用SinX內(nèi)插。同時(shí)，由于應(yīng)用的邊沿非?？?，可以得出結(jié)論，在以20 GS/s最大采樣率運(yùn)行時(shí)，WaveMaster 8620A將一直提供適當(dāng)?shù)腟inX內(nèi)插，而不管應(yīng)用的輸入信號是什么。
為什么要做這種簡單的測試工作？
如果認(rèn)真考察一下在DSO重復(fù)觸發(fā)重復(fù)信號時(shí)采集的樣點(diǎn)，您將看到采樣相位變化。采樣相位是實(shí)際采樣點(diǎn)距觸發(fā)位置的變化。
某個(gè)采集的采樣相位取決于觸發(fā)時(shí)間與內(nèi)部示波器采樣時(shí)鐘之間的關(guān)系。由于輸入波形和示波器采樣時(shí)鐘不相關(guān)，除非常在特殊情況下，否則采樣相位實(shí)際上是隨機(jī)的。如果想繪制從觸發(fā)到第一個(gè)樣點(diǎn)之間的時(shí)間的直方圖，您會發(fā)現(xiàn)它在0個(gè)采樣周期與1個(gè)采樣周期之間構(gòu)成了均勻分布。
由于采樣周期是隨機(jī)的，因此重復(fù)觸發(fā)余輝中的波形將導(dǎo)致示波器在測量期間對波形中所有可能的位置采樣。只要填充余輝曲線的點(diǎn)是實(shí)際樣點(diǎn)，那么示波器將生成實(shí)際模擬波形隨時(shí)間變化的圖片。我們以此為參考。
對每次采集提供的樣點(diǎn)，示波器把內(nèi)插的點(diǎn)放在實(shí)際模擬波形上的能力決定著內(nèi)插的有效性。換句話說，在任何給定的采集上，內(nèi)插的點(diǎn)應(yīng)落在實(shí)際模擬波形上，而不管采樣相位如何。
這是使用MathCAD電子表格的應(yīng)用的測試圖片。連續(xù)波形的線性度與特定設(shè)備有關(guān)，上升沿跳變時(shí)間為100 ps，采樣率為10 GS/s。它以10個(gè)不同的采樣相位采樣連續(xù)波形，通過SinX內(nèi)插把連續(xù)波形擴(kuò)大10倍。重疊的曲線顯示了預(yù)計(jì)的劣化。通過使用此類技術(shù)，可以以數(shù)學(xué)方式確定內(nèi)插的效果。此外，可以確定這一環(huán)境中的測量效應(yīng)。例如，通過繪制50%交叉時(shí)間的直方圖，可以以量化方式確定抖動(dòng)劣化。
部分簡單的試驗(yàn)
我們使用三種競爭的DSO進(jìn)行簡單的試驗(yàn)，其分別是力科Wavemaster 8620A、泰克6604和安捷倫54855A。這三種示波器的帶寬指標(biāo)都是6 GHz，最大采樣率是20 GS/s。我們使用六種不同的信號和采樣率組合，說明SinX內(nèi)插算法的性能。
試驗(yàn)：
以20 GS/s采樣率應(yīng)用31 ps脈沖
力科WaveMaster 8620A，使用SinX內(nèi)插 泰克6604，使用SinX內(nèi)插
泰克6604，使用線性內(nèi)插 安捷倫54855A，使用SinX內(nèi)插
備注：
所有示波器在使用SinX內(nèi)插時(shí)都展現(xiàn)很緊的余輝曲線，與沒有內(nèi)插時(shí)生成的余輝曲線匹配。由于31 ps邊沿提供了示波器看到的任何邊沿中最大的頻率成分，這一結(jié)果表明對所有示波器，SinX內(nèi)插在20 GS/s的最大采樣率時(shí)最有效，而不管應(yīng)用的信號如何。
安捷倫示波器在下沖中存在一定的信號保真度問題，與是否啟動(dòng)Sinx內(nèi)插無關(guān)。
圖中顯示了泰克示波器的線性內(nèi)插，展現(xiàn)了部分劣化。泰克示波器默認(rèn)采用SinX內(nèi)插，高速信號不應(yīng)使用線性內(nèi)插。
試驗(yàn)：
以10 GS/s采樣率應(yīng)用31 ps脈沖
力科WaveMaster 8620A，使用SinX內(nèi)插 泰克6604，使用SinX內(nèi)插
安捷倫54855A，關(guān)閉內(nèi)插 安捷倫54855A，使用SinX內(nèi)插
備注：
由于邊沿的頻率成分超過5 GHz的內(nèi)奎斯特速率，力科和泰克示波器在SinX內(nèi)插中展現(xiàn)出預(yù)計(jì)的劣化。
應(yīng)該指出的是，在力科示波器上，在默認(rèn)情況下會使SinX內(nèi)插失效，因此用戶不得不明確啟動(dòng)SinX，才能獲得這個(gè)結(jié)果。在泰克示波器上，這個(gè)行為是默認(rèn)的行為。在泰克示波器上，避免這一行為的唯一途徑是在顯示設(shè)置中選擇"intensified samples"。
安捷倫示波器顯示了令人混淆的結(jié)果。首先，10 GS響應(yīng)與前面顯示的20 GS響應(yīng)完全不同。其次，內(nèi)插SinX的響應(yīng)顯示了另一個(gè)完全不同的響應(yīng)。在內(nèi)插方面，令人驚奇的是，安捷倫示波器在啟動(dòng)SinX內(nèi)插時(shí)可以生成很緊的余輝地圖，而不管邊沿是否包含超過5 GHz內(nèi)奎斯特速率的頻率成分。
試驗(yàn)：
以10 GS/s采樣率應(yīng)用3 GHz正弦曲線
力科WaveMaster 8620A，使用SinX內(nèi)插 泰克6604，使用SinX內(nèi)插
安捷倫54855A，關(guān)閉內(nèi)插 安捷倫54855A，使用SinX內(nèi)插
備注：
力科和泰克示波器沒有展現(xiàn)預(yù)計(jì)的劣化，因?yàn)? GHz正弦曲線遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于5 GHz的內(nèi)奎斯特速率。盡管泰克示波器在余輝曲線中顯示了多條曲線，這被視為由于觸發(fā)性能差而導(dǎo)致的，而不是內(nèi)插導(dǎo)致的。
安捷倫示波器演示了完全不正確的操作，演示了錯(cuò)誤應(yīng)用內(nèi)插。3 GHz波形大大衰減，應(yīng)視為錯(cuò)誤結(jié)果。解決方案是避免SinX內(nèi)插，或一直以20 GS/s運(yùn)行這一示波器。
試驗(yàn)：
以10 GS/s采樣率應(yīng)用4 GHz正弦曲線
力科WaveMaster 8620A，使用SinX內(nèi)插 泰克6604，使用SinX內(nèi)插
安捷倫54855A，關(guān)閉內(nèi)插
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