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这几个因素会直接影响示波器的测试结果
来源: | 作者:泰勤科技 | 发布时间: 2022-02-08 | 3471 次浏览 | 分享到:
数字示波器相比模拟示波器的优势,具有采样、数字化和存储波形,助你测量、分析和存档信号,波形回放等功能。但是数字示波器采样过程中也会带来很多问题。

主要影响测试结果的因素有这几个混叠、同步采样和插值器错误,除非你很清楚这些问题不然就是一个棘手的事情。很多厂商不会花费太多的时间用来讨论这些不利负面的通病会忽略掉这几个因素,因此我们要了解这些问题并且学会应对处理。下面就让我们泰勤科技来与你分享交流看看如何的应对处理出现的问题。


在操作数字示波器时,你应该从最快扫描速度—最小时间/格设置值开始,以检测和避免混叠。这样做可以达到最高的采样率。当你增加时间/格设置值时,留意波形的变化。如果发生混叠,波形频率会突然下降;当混叠现象发生时频率下降会很显著。如果遇到混叠,看看能否通过增加采集内存深度来提高采样率。


同步采样


如果采样时钟与信号同步或接近同步,那么采样点每次都在(或靠近)相同的相位。随着信号的重复,相同部分的信号被采样。这在每个周期只有几个采样点时最明显。只要采样率超过奈奎斯特极限,这样就没有问题,但示波器显示内容看起来会有点奇怪,信号似乎被调制过了,见图4。

图4:如果采样率是信号频率的倍数,那么每个周期的采样点都在(或靠近)相同的相位点,因而显示出来的图形看起来像是调制过的一样。


对这个399.9MHz正弦波的采样速率是1GS/s,信号频率逐渐增加,直到发生错误调制。左波形C1是完整采集的波形,看起来像是经过了调制。“调制”频率约为500kHz(周期为2μs)。然而它并不是真正的幅度调制。左边从上往下数第二个波形Z1是水平放大了的曲线,有一个历史显示内容覆盖在上面。这次采集使用了线性插值。黄色的放大波形显示的是单个周期的被采集波形。注意,采样位置用点加以标记。每个周期有2个样本(两个输入信号周期内有5个样本)。放大位置被显示为采集曲线上的高亮区域。


存留曲线显示了多次采集的历史,我们可以看到随着时间的推移,采样点连起来就是一条平滑的正弦波。没有足够的采样点“绘出”完整的波形形状,现有样本基本上是锁相的,因此在相邻周期内会重复相同的相位点。样本缓慢地沿采集的波形移动,最终填满显示器,正如存留历史中见到的那样。这样,采集的波形是正确的,但显示波形看起来像是调制过的,因为每个周期的样本数有限,而且在输入信号和采样时钟之间几乎是锁相状态。


左边从上往下数第三条曲线是输入信号的FFT结果,中心频率是399.9MHz,缩放因子是1MHz/格。注意在载波两侧都没有500kHz的调制边带。这就表明其并不是幅度调制。


通过提高每个周期的样本数可以改善显示效果。一种方法是改变显示插值器。图4中的波形使用了线性插值器。Sine(x)/x和线性插值是将波形上采集的采样点连接在一起的两种方法。若信号是一种频带受限的波形(也就是说,如果波形中没有频率分量超过奈奎斯特频率—采样率的一半),那么应用Sine(x)/x插值和高质量算法可以精确地重建频率是0.25至0.4倍采样率的波形形状和幅度。在我们这个例子中,输入频率是1GS/s采样率的0.399倍。图4右边最上面的曲线C2是使用Sin(x)/x插值采集的相同信号,它表明Sin(x)/x插值器能改善但不能校正显示效果。