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[导读]   大家好,每当说起测量波形,我们总会想起示波器这样一种仪器,之前去拜访客户,问其示波器需求,有时客户会说,我只是简单地测一下波形而已,对示波器需求不大,这时可能会引起您的共鸣,我也只是用

  大家好,每当说起测量波形,我们总会想起示波器这样一种仪器,之前去拜访客户,问其示波器需求,有时客户会说,我只是简单地测一下波形而已,对示波器需求不大,这时可能会引起您的共鸣,我也只是用示波器简单地测一下波形,需求不大。


  难道简单地测一下波形,对示波器的选择就真的无关紧要了吗?简单测波形其实是不简单的。客户所说的简单测量一下波形,无非就是利用示波器来测量下波形的特征,比如频率、幅值、电压峰峰值等参数。但是,即使是在简单测量波形的特征参数的背后,是隐藏着一些非常重要并且不得不知的内幕的。


  究竟是怎么回事?

  我们都已了解到,数字存储示波器在测量模拟信号时,首先A/D转换器以一定的采样率将模拟信号转换成离散的数字信号,我们把A/D转换出来的数字信号称为“原始的采样点”。在对波形进行测量操作时,我们都会理所当然地认为所有示波器应该都是基于原始采样点,可是事实并不是这样的。


  图1 在波形密集时,每个波形的测量细节图

  通常情况下,在水平时基很大时(波形非常密集时),一些示波器对大存储深度的数据处理能力不够,就会在原始采样点内抽取部分采样点来参与测量统计!在波形非常密集时,在一个周期内抽取的采样点甚至跨越了几个实际周期!显然,这样做会直接导致测量结果的不准确!

  但有些示波器从用户角度出发,参数测量基于原始采样点,满足用户需求。

  如何辨别该示波器是否是基于原始采样点测量?

  首先来看下ZDS2022示波器是怎样一种情况,输入一个频率约为1MHz的信号,由于ZDS2022示波器存储深度可高达112Mpts,按下【Horiz】键,将储存深度设为112Mpts,转动水平时基旋钮,将水平时基档位设为5ms/div。按下【Measure】键,我们选中一些时间参数与电压参数,按下【Single】单次采样键,我们在测量结果列表中可以看到有些count值显示为1,有些count值却是一个很大的数值,这是怎么回事呢?

  【Single】键的机制是,按下该键后,示波器会一直等待,直至出现符合触发条件的波形时,示波器就会进行一次触发,然后停止波形采样。很显然,对于电压参数的测量计数只有一次,但对于时间参数的测量就不一样了,它记录了在单次采样下测量统计的所有波形周期数。


  图2 ZDS2022示波器测量结果

  手头正好有A公司的MSO-X3012A示波器,输入同一信号,水平时基档位也设为5ms/div,MSO-X3012A示波器虽然共有34个测量参数,但是却只能同时实时显示4个参数项,选中两个时间参数和两个电压参数,按下【Single】之后,我们在屏幕上可以看到,电压参数计数值均为1,但是时间参数的频率和周期的计数却为0,当前值显示无边沿,这究竟是怎么回事呢?


  图3 MSO-X3012A示波器测量结果

  我们减小水平时基档位,可发现,频率项计数就不是0了,也就是说,此时示波器对被测波形的周期数开始统计。在波形非常密集时,由于数据量很大,需要很强的波形处理能力,有些示波器的波形处理能力可能达不到,所以为了降低示波器对深存储数据的处理能力,会抽取部分采样点进行测量统计,抽取数据的过程相当于降低了采样率,导致测量不准确,测出来的信号频率完全是错误的(实际上采样率是足够的),或是根本不能测出当前条件下被测信号的频率值,致使测量没有任何价值。

  您有没有发现,当我们按下ZDS2022示波器上的【Single】键后,不到1s的时间就对74.47k个波形周期样本进行了测量统计,都是全硬件测量的功劳,速度非常快!


  图4 MSO-X3012A示波器波形放大频率测量

  ZDS2022示波器单次采样74.47k个波形样本不到1s!并且ZDS2022示波器不论当前波形有多密,所有的测量和统计均基于原始的采样点,如实时采样率是1GSa/s,则参数测量统计是基于该采样率采集的所有采样点来计算的,没有经过任何的抽取,保证了参数测量的准确性。


  看到这里,您是不是觉得之前所说的只是简单地测一测波形,确实真的很不简单,正因为只是这简单的一测,所以必须保证其正确性。如果测量结果不正确,那么您可能会被这一简单的错误测量结果所蒙蔽,导致本来很简单的工作变得非常复杂。


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