示波器四種捕獲模式重構波形的異同

示波器四種捕獲模式重構波形的異同

我們使用示波器的捕獲模式，一般都只用默認的標準捕獲模式。你知道捕獲模式有哪些嗎？他們各自對采樣點的處理方式你了解多少呢？每一種模式又適用于哪種波形呢？本文對比分析這些模式的特點，您會有不一樣的發現。

在測量波形時，對一些具有某種特征的信號的測量是需要選擇合適的捕獲模式的。本文以ZDS4054 Plus示波器為例，與大家分享示波器幾種捕獲模式的原理和特點及其合適的應用場合。

在示波器前面板上按下【Acquire】鍵，在捕獲模式菜單中可以看到其中共包含4種捕獲模式：標準、峰值、平均和高分辨率。

簡單地說，示波器的捕獲模式用于控制如何從采樣點中獲取波形點。現在我們使用的數字示波器捕獲的是波形的一系列樣值，并對樣值進行存儲，存儲限度是判斷累計的樣值能否繪出波形為止，隨后數字示波器重構波形。而由于處理方式的不同，重構的信號波形也會有一定的差別。

下面將介紹這四種捕獲模式重構波形的異同。

一、標準捕獲模式

對大多數波形來說，使用標準模式可以產生最佳的顯示效果。在一般情況下，如果您對示波器捕獲波形的方式沒有特殊要求時，捕獲模式可以選擇為ZDS 4054 Plus示波器默認的捕獲模式：標準捕獲模式。

原理：按相等時間間隔對信號采樣以重建波形，具體原理圖如圖1所示。

適用場景：對波形捕獲模式無特殊要求時使用。

圖1 標準捕獲模式原理圖

二、峰值捕獲模式

在該模式下，示波器至少能顯示出來與采樣周期一樣寬的所有脈沖。

原理：采集到采樣間隔信號的最大值和最小值，具體原理圖如圖2所示。

適用場景：捕獲可能丟失的窄脈沖和高頻率的毛刺。

注意事項：雖然該模式可避免信號混淆，但顯示的噪聲較大。

圖2 峰值捕獲模式原理圖

三、平均捕獲模式

在該模式下，可先設置一個平均次數N，具體設置方法為：在示波器前面板上按下【Acquire】鍵，按下【平均次數】菜單軟鍵，通過調節A/B旋鈕設置平均次數的數值。

原理：示波器會對采集的N段波形，將它們按照觸發位置對齊，對N段波形進行平均運算，最終得到一段平均后的波形。具體原理圖如圖 3所示。在ZDS4054 Plus示波器中平均數可設置的范圍是2~65536，系統默認設為64次。

適用場景：希望減少波形中的隨機噪聲并提高垂直分辨率時使用。

注意事項：

（1）滾動視圖模式下不支持平均捕獲模式。

（2）平均次數越高，噪聲越小，但波形顯示對波形變化的相應也越慢。

圖3 平均捕獲模式原理圖

四、高分辨率捕獲模式

在該模式下，該模式采用一種超取樣技術，對采樣波形的鄰近點平均，減小輸入信號上的隨機噪聲并在屏幕上產生更平滑的波形。

原理：對一段波形中的每N個點求平均，把原來的N個采樣點替換成一個平均點來顯示。具體原理圖如所示。

適用場景：通常用于數字

轉換器的采樣率高于采集存儲器的存速率的情形，即可提供較較高分辨率、較低帶寬的波形。

注意事項：“平均”和“高分辨率”模式使用的平均方式不一樣，前者為“波形平均”，后者為“點平均”。

圖4 高分辨率捕獲模式原理圖

五、總結

對這4種捕獲模式的捕獲機制與應用特點了解之后，我們來看下它們對同一個輸入信號的顯示情況。將捕獲模式依次設置為標準、峰值、平均和高分辨率模式，很明顯在對比之下，標準捕獲模式下（如圖 5所示），信號噪聲適中，峰值捕獲模式下（如圖 6所示），信號的噪聲顯示比較明顯，而平均（如圖 7所示）和高分辨率（如圖 8所示）捕獲模式下顯示的波形幾乎沒有隨機噪聲。

圖5 標準捕獲模式下的波形圖

圖6 峰值捕獲模式下的波形圖

圖7 平均捕獲模式下的波形圖

圖8 高分辨率捕獲模式下的波形圖

了解了同一輸入信號在不同捕獲模式下的不同顯示效果之后，再來對這四種捕獲模式做個異同總結：

對波形捕獲模式無特殊要求時，一般使用示波器默認的標準捕獲模式；

要捕獲窄脈沖或高頻率的毛刺，選擇峰值捕獲模式；

想減少噪聲并提高分辨率，使用平均捕獲模式；

希望提供較較高分辨率、較低帶寬的波形時，選擇高分辨率捕獲模式。

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