王平的日志

示波器波形捕获模式的特点及应用场合

已有 105 次阅读 2019-01-17 12:34

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。
　　一、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。钳表在一般情况下，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：按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。

　　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和高频率的毛刺。
　　注意事项：虽然该模式可避免信号混淆，但显示的噪声较大。

　　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并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。

　　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”。

　　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。

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