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這幾個因素會直接影響示波器的測試結(jié)果
來源: | 作者:泰勤科技 | 發(fā)布時間: 2022-02-08 | 2891 次瀏覽 | 分享到:
數(shù)字示波器相比模擬示波器的優(yōu)勢,具有采樣、數(shù)字化和存儲波形,助你測量、分析和存檔信號,波形回放等功能。但是數(shù)字示波器采樣過程中也會帶來很多問題。

主要影響測試結(jié)果的因素有這幾個混疊、同步采樣和插值器錯誤,除非你很清楚這些問題不然就是一個棘手的事情。很多廠商不會花費太多的時間用來討論這些不利負面的通病會忽略掉這幾個因素,因此我們要了解這些問題并且學會應對處理。下面就讓我們泰勤科技來與你分享交流看看如何的應對處理出現(xiàn)的問題。


在操作數(shù)字示波器時,你應該從最快掃描速度—最小時間/格設置值開始,以檢測和避免混疊。這樣做可以達到最高的采樣率。當你增加時間/格設置值時,留意波形的變化。如果發(fā)生混疊,波形頻率會突然下降;當混疊現(xiàn)象發(fā)生時頻率下降會很顯著。如果遇到混疊,看看能否通過增加采集內(nèi)存深度來提高采樣率。


同步采樣


如果采樣時鐘與信號同步或接近同步,那么采樣點每次都在(或靠近)相同的相位。隨著信號的重復,相同部分的信號被采樣。這在每個周期只有幾個采樣點時最明顯。只要采樣率超過奈奎斯特極限,這樣就沒有問題,但示波器顯示內(nèi)容看起來會有點奇怪,信號似乎被調(diào)制過了,見圖4。

圖4:如果采樣率是信號頻率的倍數(shù),那么每個周期的采樣點都在(或靠近)相同的相位點,因而顯示出來的圖形看起來像是調(diào)制過的一樣。


對這個399.9MHz正弦波的采樣速率是1GS/s,信號頻率逐漸增加,直到發(fā)生錯誤調(diào)制。左波形C1是完整采集的波形,看起來像是經(jīng)過了調(diào)制?!罢{(diào)制”頻率約為500kHz(周期為2μs)。然而它并不是真正的幅度調(diào)制。左邊從上往下數(shù)第二個波形Z1是水平放大了的曲線,有一個歷史顯示內(nèi)容覆蓋在上面。這次采集使用了線性插值。黃色的放大波形顯示的是單個周期的被采集波形。注意,采樣位置用點加以標記。每個周期有2個樣本(兩個輸入信號周期內(nèi)有5個樣本)。放大位置被顯示為采集曲線上的高亮區(qū)域。


存留曲線顯示了多次采集的歷史,我們可以看到隨著時間的推移,采樣點連起來就是一條平滑的正弦波。沒有足夠的采樣點“繪出”完整的波形形狀,現(xiàn)有樣本基本上是鎖相的,因此在相鄰周期內(nèi)會重復相同的相位點。樣本緩慢地沿采集的波形移動,最終填滿顯示器,正如存留歷史中見到的那樣。這樣,采集的波形是正確的,但顯示波形看起來像是調(diào)制過的,因為每個周期的樣本數(shù)有限,而且在輸入信號和采樣時鐘之間幾乎是鎖相狀態(tài)。


左邊從上往下數(shù)第三條曲線是輸入信號的FFT結(jié)果,中心頻率是399.9MHz,縮放因子是1MHz/格。注意在載波兩側(cè)都沒有500kHz的調(diào)制邊帶。這就表明其并不是幅度調(diào)制。


通過提高每個周期的樣本數(shù)可以改善顯示效果。一種方法是改變顯示插值器。圖4中的波形使用了線性插值器。Sine(x)/x和線性插值是將波形上采集的采樣點連接在一起的兩種方法。若信號是一種頻帶受限的波形(也就是說,如果波形中沒有頻率分量超過奈奎斯特頻率—采樣率的一半),那么應用Sine(x)/x插值和高質(zhì)量算法可以精確地重建頻率是0.25至0.4倍采樣率的波形形狀和幅度。在我們這個例子中,輸入頻率是1GS/s采樣率的0.399倍。圖4右邊最上面的曲線C2是使用Sin(x)/x插值采集的相同信號,它表明Sin(x)/x插值器能改善但不能校正顯示效果。