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數(shù)字示波器相比模擬示波器的優(yōu)勢(shì)，具有采樣、數(shù)字化和存儲(chǔ)波形，助你測(cè)量、分析和存檔信號(hào)，波形回放等功能。但是數(shù)字示波器采樣過(guò)程中也會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題。

主要影響測(cè)試結(jié)果的因素有這幾個(gè)混疊、同步采樣和插值器錯(cuò)誤，除非你很清楚這些問(wèn)題不然就是一個(gè)棘手的事情。很多廠商不會(huì)花費(fèi)太多的時(shí)間用來(lái)討論這些不利負(fù)面的通病會(huì)忽略掉這幾個(gè)因素，因此我們要了解這些問(wèn)題并且學(xué)會(huì)應(yīng)對(duì)處理。下面就讓我們泰勤科技來(lái)與你分享交流看看如何的應(yīng)對(duì)處理出現(xiàn)的問(wèn)題。

混疊

根據(jù)所有數(shù)字儀器和系統(tǒng)都應(yīng)遵循的采樣理論，對(duì)一個(gè)信號(hào)的采樣率必須超過(guò)該信號(hào)中所包含的最大頻率的兩倍。如果信號(hào)被正確采樣，示波器就可以從樣本中重建這個(gè)信號(hào)，不會(huì)損失任何信息。在欠采樣情況下，或者說(shuō)采樣率小于信號(hào)最高頻率分量?jī)杀稌r(shí)，恢復(fù)出來(lái)的信號(hào)會(huì)含有低于原始信號(hào)的頻率成分，這種不想要的信號(hào)被稱為混疊信號(hào)。采樣率的一半被稱為奈奎斯特頻率，代表了可以按這個(gè)采樣率數(shù)字化的信號(hào)最高頻率。

圖1是信號(hào)混疊的一個(gè)例子。左側(cè)最上面的波形是一個(gè)以1GSamples/s速率采樣的400MHz正弦波。左側(cè)從上往下數(shù)第2張圖是水平方向放大了的信號(hào)，從中可以看到每個(gè)周期有2個(gè)樣本數(shù)。值得注意的是，這是沒(méi)有經(jīng)過(guò)插值的原始采樣數(shù)據(jù)。左側(cè)第3張圖顯示的是經(jīng)過(guò)Sin(x)/x插值后的信號(hào)。這是大多數(shù)數(shù)字示波器顯示的結(jié)果，因?yàn)檫@是它們默認(rèn)的顯示插值器。

圖1：當(dāng)一個(gè)400MHz信號(hào)被欠采樣時(shí)，它會(huì)丟失信號(hào)保真度并發(fā)生混疊現(xiàn)象。

左側(cè)最下面一張圖是輸入信號(hào)的快速傅里葉變換(FFT)結(jié)果，顯示了信號(hào)的頻譜或頻域圖。圖中顯示400MHz點(diǎn)有個(gè)頻譜峰值，與這個(gè)信號(hào)的頻域特性相符。

右側(cè)最上面那個(gè)波形是以500Msamples/s速率采樣的同一400MHz正弦波。采樣率低于信號(hào)頻率的兩倍，因此信號(hào)會(huì)出現(xiàn)混疊。右側(cè)從上往下數(shù)第2張圖是混疊后信號(hào)的放大圖。注意，信號(hào)頻率變低了，在這個(gè)例子中頻率100MHz。再下面一張圖是應(yīng)用了插值的混疊后信號(hào)，混疊后信號(hào)的FFT結(jié)果中有一個(gè)100MHz的頻率峰值。需要注意的是，F(xiàn)FT曲線在250MHz頻率點(diǎn)(即500MS/s采樣速率的奈奎斯特頻率點(diǎn))被截尾了。

因?yàn)閳D1不是動(dòng)圖，因此混疊后的波形看起來(lái)似乎有一個(gè)穩(wěn)定的觸發(fā)信號(hào)，實(shí)際上并沒(méi)有。觸發(fā)電平被設(shè)為0V，正的斜率和非混疊波形展示了正確的觸發(fā)電平?；殳B后的波形每隔一個(gè)非混疊波形采樣點(diǎn)才有一個(gè)采樣點(diǎn)，會(huì)在與觸發(fā)點(diǎn)相鄰的樣本點(diǎn)之間跳躍。這將生成具有水平“抖動(dòng)”特性的曲線。