【文章內(nèi)容簡介】 正弦內(nèi)插：（ SinX/x）利用曲線來連接樣點，通用性更強。它利用數(shù)學(xué)處理，在實際樣點間隔中運算出結(jié)果。這種方法彎曲信號波形，使之產(chǎn)生比純方波和脈沖更為現(xiàn)實的普通波形。泰克公司采用的是 sin x/x 正弦內(nèi)插發(fā)復(fù)現(xiàn)信號。 內(nèi)插系數(shù)： 泰克公司的內(nèi)插系數(shù)為 ,采用 5倍以上示波器帶寬的采樣率是為提高信號的保真 使用正弦內(nèi)插，一般采用內(nèi)插系數(shù)為 5計算示波器的單次信號帶寬。單次帶寬＝實時采樣率 /5（內(nèi)插系數(shù)）。使用線性內(nèi)插，一般采用內(nèi)插系數(shù)為 10計算示波器的單次信號帶寬。單次帶寬＝實時采樣率 /10（內(nèi)插系數(shù)）。 正弦內(nèi)插 線性內(nèi)插 單次采集帶寬和波形復(fù)現(xiàn) 24 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 示波器采樣率決定： 窄脈沖和毛刺信號精確捕獲和復(fù)現(xiàn)能力只有信號速度在單次帶寬的范圍內(nèi)，對捕獲信號才能精確復(fù)現(xiàn) ? 示波器帶寬選定后，采樣率決定了單次帶寬。單次寬決定示波器對毛刺和單脈沖信號的捕獲能力和復(fù)現(xiàn)能力，也決定了示波器檢測重復(fù)信號中異常信號和隨機毛刺信號的捕獲能力。 例：示波器帶寬 100Mhz 采樣率 1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S, （不考慮帶寬對波形的影響） 25 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 ? 示波器帶寬選定后，采樣率決定單次帶寬。單次帶寬決定示波器對階躍、單次信號中的快沿的捕獲和復(fù)現(xiàn)能力，也決定了示波器對檢測，低重復(fù)率信號的上升和下降沿捕獲能力 。 示波器采樣率決定： 單次事件信號沿的精確捕獲和復(fù)現(xiàn)能力只有信號速度在單次帶寬的范圍內(nèi)，對捕獲信號才能精確復(fù)現(xiàn) 例：示波器帶寬 100Mhz 采樣率 1Gs/S,200Ms/S,100Ms/S, （不考慮帶寬對波形的影響） 26 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 示波器采樣率決定： 脈沖序列精確復(fù)現(xiàn)能力，只有信號速度在單次帶寬的范圍內(nèi)，對捕獲信號才能精確復(fù)現(xiàn) 1Gs/S 單次帶寬為 100Mhz 100 Mhz 60 Mhz 80 Mhz 40 Mhz 20 Mhz 200MMhzs/S 單次帶寬為 40Mhz 100MMhzs/S 單次帶寬為 20Mhz 27 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 總結(jié)：采樣率的選擇 ? 我們在確定示波器的帶寬后，還要選擇足夠的采樣率來與之相配合，這樣才能獲得適合于實際測量中的實時帶寬，從而獲得滿意的顯示和測量結(jié)果。 ? 示波器采樣率不足，將會使信號失去高頻成份，影響對信號的完整性測量。如：使信號上升和下降時間變慢，或造成波形漏失。 ? 如果在實際的測量中，比較重視單次信號的精確信息，我們建議采樣率要在帶寬的五倍以上，最好能在八到十倍。 28 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 示波器存儲深度 ? 定義：一個波形記錄是指可被示波器一次性采集的波形點數(shù) – 最大記錄長度由示波器的存儲容量決定，要增加存儲容量才能增加記錄長度 – 是為捕獲和顯示單次信號過渡過程提供的重要指標 ? 示波器的存儲由兩個方面來完成： – 觸發(fā)信號和延時的設(shè)定確定了示波器存儲的起點； – 示波器的存儲深度決定了數(shù)據(jù)存儲的終點。 ? 記錄時間＝記錄長度 / 采樣率 – 由于時基和采樣率是聯(lián)動的，所以時基的速度快慢將同時改變采樣率的高低。當(dāng)采樣率達到指標定義最高速率時，加快基速度的調(diào)整，采樣率將不能加快。 – 時基與采樣率的關(guān)系應(yīng)為：存儲深度（點） ?時間 /格 ?10＝采樣間隔 . 1/采樣間隔＝采樣率 觸發(fā)點 延時時間 記憶長度 起點 終點 29 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 示波器采樣率與存儲長度的關(guān)系 ? 示波器最高采樣率決定示波器單次帶寬的限制，為保證波形精確復(fù)現(xiàn)建議：正弦內(nèi)插技術(shù)示波器以 :采樣率 / 5＝單次帶寬的公式計算單次帶寬，線性內(nèi)插技術(shù)示波器以 :采樣率 /10＝單次帶寬公式計算。 ? 采樣率不足將限制示波器單次帶寬。如果示波器在全帶寬范圍內(nèi)，對單次信號實現(xiàn)捕獲和精確復(fù)現(xiàn)。只有采樣率高于示波器帶寬 5倍以上（正弦內(nèi)插），才能使示波器的重復(fù)信號帶寬＝單次信號帶寬。 ? 示波器存儲長度對波形的記錄是以波形精確捕獲為前提。 – 當(dāng)信號頻率或速度超過單次帶寬的限制（信號不能重組），即使示波器帶寬對信號不產(chǎn)生影響，但由于采樣不足將造成顯示信號的混疊、畸變和漏失。就是示波器有在長的存儲，存儲的波形也是畸變的失真波形。 – 當(dāng)單次信號中的高頻成份，低于示波器的單次帶寬，才能保證信號的高頻細節(jié)。此時存儲長度越長，波形記錄時間越長。存儲深度短，將丟失波形部分時間的信息。 30 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 被測信號時間 T 被測信號時間 T 被測信號時間 T 采樣率、單次帶寬與存儲深度 對波形限制 示波器存儲深度和存儲時間 示波器存儲深度和存儲時間 示波器存儲深度和存儲時間 31 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 采樣率、單次帶寬與存儲深度： 對波形的限制 示波器存儲深度和存儲時間 示波器存儲深度和存儲時間 示波器存儲深度和存儲時間 事件信號時間長度 事件信號時間長度 事件信號時間長度 32 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 存儲深度總結(jié) ? 示波器帶寬、單次帶寬和記錄長度對被測波形顯示的影響： – 單次帶寬對單次信號的精確復(fù)現(xiàn)起到限制作用。對單次事件和脈沖串等非重復(fù)信號，以及對重復(fù)信號中的異常信號進行捕獲時，如采樣率不符合捕獲信號速度的要求，將造成復(fù)現(xiàn)的信號會失去高頻成份。顯示的信號與被測信號相比，上升和下降時間變慢，或高頻脈沖信息漏失，影響信號完整性測量。在這種情況下不論示波器的存儲深度有多長，已沒有實際意義。 – 在保證對單次信號進行精確捕獲前提下，示波器存儲深度越長，波形的存儲時間就越長。 – 由于示波器存儲深度有限。使用的不是示波器最高采樣率，對單次信號進行捕獲時。提高采樣率可以提高對信號的捕獲精度和分辨率。但降低了存儲信號的時間。 – 采樣率和存儲深度有限，提高存儲時間只能降低采樣率，但降低采樣率將失去波形的細節(jié)同時失去快沿信號的高頻成份使上升時間變慢。 – 如單次信號時間較長，要保證信號中高頻信息不丟失（信號漏失和畸變）。需要我們綜合考慮示波器帶寬、采樣率和存儲長度等指標，以保證被測信號的精確復(fù)現(xiàn)。 – 示波器的捕獲率和觸發(fā)功能、可以優(yōu)化示波器的存儲深度和采樣率。 33 河海大學(xué)電工電子實驗教學(xué)示范中心 2020年 11月 4日 10時 5分 示波器的觸發(fā) ? 觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基掃描或采集的時候，都從輸入信號上與定義的相同的觸發(fā)條件開始，這樣每一次掃描或采集的波形就同步，可以每次捕獲的波形相重疊，從而顯示穩(wěn)定的波形，或保證單次信號的捕獲、 – 模擬示波器觸發(fā)和數(shù)字示波器的觸發(fā)是使重復(fù)信號穩(wěn)定顯示 – 對單次信號進行捕獲 – 對重復(fù)信號中的異常波形和單次事件中的特殊波形進行隔離捕獲。 ? 觸發(fā)設(shè)置是使用示波器最麻煩的一點 – 示波器設(shè)置都是依據(jù)信號特征進行的，所以應(yīng)該對被測信號有所了解。 – 示波器提供了許多觸發(fā)設(shè)置方式，這些觸發(fā)器（功能）可以響應(yīng)輸入信號的不同條件，根據(jù)波形特征加以設(shè)定和正確應(yīng)用。會使檢測簡化，幫助快速發(fā)現(xiàn)問題。如一個脈沖比實際應(yīng)該達到的寬度要窄，若只使用電壓門限的觸發(fā)器是不可能捕獲到這樣的脈沖。 – 高級觸發(fā)控制使你可以單獨關(guān)注波形中感興趣的細節(jié)，這樣可以使示波器采樣速率和記錄長度得到優(yōu)化。 ? 觸發(fā)器：邊緣（電壓門限）、釋抑、脈沖、邏輯、視頻、B觸發(fā)等、 ? 觸發(fā)模式