發布日期:2022-10-09 點擊率:30
當示波器停止采樣時,將原來的波形垂直放大后會存在鋸齒狀,這是什么原因呢?這里跟跟大家一起剖析一下。
本文以ZDS4054Plus示波器為測試工具,原因闡述
1、運行狀態下
當示波器處于【Run】時,示波器模擬前端會根據不同的垂直檔位,始終會將信號的幅度調理到ADC合適的范圍內,再進行量化,所以運行狀態下的波形放大,不會存在鋸齒現象。
·在200mv/div的檔位下,垂直分辨率(25LSB/div)為8mv
·在50mv/div的檔位下,垂直分辨率(25LSB/div)為2mv
垂直檔位越小,分辨率越高,則采集到的波形測量精度就越高,這個就是推薦波形盡量鋪滿格子的原因。
2、停止狀態下
在停止狀態下波形不進行采集,也就是停止狀態無論垂直檔位怎么變化,仍然會保持停止時(200mv/div)的垂直精度8mv,所以當把波形的垂直方向放大4倍時(50mv/div),那么采樣點與采樣點之間的垂直距離就會變大,當然這僅僅只是進行數字化放大,示波器此時會進行插值保持,插值保持下波形會以階梯的形式連接,這也是產生鋸齒的原因。
理解誤區:插值保持與插值算法有關么?
前面我們提到了插值保持,那么有的工程師可能就會想到,會不會是由于插值算法的原因導致了波形放大后出現了鋸齒狀呢?畢竟線性插值是以點的方式連接,出現鋸齒狀也很正常。答案是否定的,下面從原理層來分析一下。
首先解釋一下何謂插值算法,對于很多示波器都會有不同的插值模式,常見的分為正弦插值和線性插值,在實際使用過程中,如果示波器ADC的采樣率不足以恢復真實信號,我們需選擇不同的插值方式進行測試分析:
1、正弦插值
正弦內插是示波器默認的插值方式,也是常用的插值方式。通過正弦內插的方式,能夠比較準確和平滑地還原真實波形信號。利用曲線來連接樣點,通用性更強。這種方法彎曲信號波形,使之產生比純方波和脈沖更為現實的普通波形。如圖4所示為采樣正弦插值的方式,觀察到的放大后的波形。
2、線性插值
線性內插是簡單的插值方式,計算量小。在ADC的相鄰采樣數據點之間按照線性多項式的計算方式插入一個計算值,插入的這個點為相鄰兩個采樣點連線上的值。如下圖5所示位采用線性內插方式測試波形,是通過點與點之間的直接連接形成的波形,細節上能夠看到類似于鋸齒波的形狀,這種插值方式局限于直邊緣的信號。
通過這兩種插值方式對比,大家會發現正弦內插利用曲線連接采樣點,線性內插通過點與點之間的連接形成波形,大家可能會傾向于線性插值的原因形成了放大之后的鋸齒狀。需要注意的是:插值算法是在ADC采樣時進行的,當采樣停止后,示波器才會進行插值保持,插值保持下采樣點之間會以階梯的形式連接,因此示波器停止下的放大只是單純的數字化放大,是示波器插值保持的結果,這與使用何種插值算法完全無關。
標簽: 示波器
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