示波器波形捕獲模式的特點(diǎn)及應用場(chǎng)合

　　日常我們使用示波器的捕獲模式，一般都只用默認的標準捕獲模式。但捕獲模式有哪些?各自對采樣點(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?本文將對比分析這些模式的特點(diǎn)，會(huì )讓你有不一樣的發(fā)現。

　　其實(shí)在測量波形時(shí)，對一些具有某種特征的信號的測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：標準、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)?，F在我們使用的數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進(jìn)行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值能否繪出波形為止，隨后數字示波器重構波形。而由于處理方式的不同，重構的信號波形也會(huì )有一定的差別。下面將介紹這四種捕獲模式重構波形的異同。

　　一、標準捕獲模式

　　對大多數波形來(lái)說(shuō)，使用標準模式可以產(chǎn)生最佳的顯示效果。在一般情況下，如果您對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示波器默認的捕獲模式：標準捕獲模式。

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

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

　　圖 1 標準捕獲模式原理圖

　　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：雖然該模式可避免信號混淆，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，可先設置一個(gè)平均次數N，具體設置方法為：在示波器前面板上按下【Acquire】鍵，按下【平均次數】菜單軟鍵，通過(guò)調節A/B旋鈕設置平均次數的數值。

　　?原理：示波器會(huì )對采集的N段波形，將它們按照觸發(fā)位置對齊，對N段波形進(jìn)行平均運算，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示波器中平均數可設置的范圍是2~65536，系統默認設為64次。

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

　　?注意事項：(1)滾動(dòng)視圖模式下不支持平均捕獲模式。

　　(2)平均次數越高，噪聲越小，但波形顯示對波形變化的相應也越慢。

　　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)，對采樣波形的鄰近點(diǎn)平均，減小輸入信號上的隨機噪聲并在屏幕上產(chǎn)生更平滑的波形。

　　?原理：對一段波形中的每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：通常用于數字轉換器的采樣率高于采集存儲器的存速率的情形，即可提供較較高分辨率、較低帶寬的波形。

　　?注意事項：“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

　　對這4種捕獲模式的捕獲機制與應用特點(diǎn)了解之后，我們來(lái)看下它們對同一個(gè)輸入信號的顯示情況。將捕獲模式依次設置為標準、峰值、平均和高分辨率模式，很明顯在對比之下，標準捕獲模式下(如圖 5所示)，信號噪聲適中，峰值捕獲模式下(如圖 6所示)，信號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)有隨機噪聲。

　　了解了同一輸入信號在不同捕獲模式下的不同顯示效果之后，再來(lái)對這四種捕獲模式做個(gè)異同總結：對波形捕獲模式無(wú)特殊要求時(shí)，一般使用示波器默認的標準捕獲模式。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 標準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