基于原始采样点测量统计

　　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。