當(dāng)示波器停止采樣時(shí)，將原來的波形垂直放大后會(huì)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(cè)試工具，原因闡述
1、運(yùn)行狀態(tài)下
當(dāng)示波器處于【Run】時(shí)，示波器模擬前端會(huì)根據(jù)不同的垂直檔位，始終會(huì)將信號(hào)的幅度調(diào)理到ADC合適的范圍內(nèi)，再進(jìn)行量化，所以運(yùn)行狀態(tài)下的波形放大，不會(huì)存在鋸齒現(xiàn)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(cè)量精度就越高，這個(gè)就是推薦波形盡量鋪滿格子的原因。
2、停止?fàn)顟B(tài)下
在停止?fàn)顟B(tài)下波形不進(jìn)行采集，也就是停止?fàn)顟B(tài)無論垂直檔位怎么變化，仍然會(huì)保持停止時(shí)（200mv/div）的垂直精度8mv，所以當(dāng)把波形的垂直方向放大4倍時(shí)（50mv/div），那么采樣點(diǎn)與采樣點(diǎn)之間的垂直距離就會(huì)變大，當(dāng)然這僅僅只是進(jìn)行數(shù)字化放大，示波器此時(shí)會(huì)進(jìn)行插值保持，插值保持下波形會(huì)以階梯的形式連接，這也是產(chǎn)生鋸齒的原因。
理解誤區(qū)：插值保持與插值算法有關(guān)么？
前面我們提到了插值保持，那么有的工程師可能就會(huì)想到，會(huì)不會(huì)是由于插值算法的原因?qū)е铝瞬ㄐ畏糯蠛蟪霈F(xiàn)了鋸齒狀呢？畢竟線性插值是以點(diǎn)的方式連接，出現(xiàn)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(duì)于很多示波器都會(huì)有不同的插值模式，常見的分為正弦插值和線性插值，在實(shí)際使用過程中，如果示波器ADC的采樣率不足以恢復(fù)真實(shí)信號(hào)，我們需選擇不同的插值方式進(jìn)行測(cè)試分析：
1、正弦插值
正弦內(nèi)插是示波器默認(rèn)的插值方式，也是常用的插值方式。通過正弦內(nèi)插的方式，能夠比較準(zhǔn)確和平滑地還原真實(shí)波形信號(hào)。利用曲線來連接樣點(diǎn)，通用性更強(qiáng)。這種方法彎曲信號(hào)波形，使之產(chǎn)生比純方波和脈沖更為現(xiàn)實(shí)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(nèi)插是簡(jiǎn)單的插值方式，計(jì)算量最小。在ADC的相鄰采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)之間按照線性多項(xiàng)式的計(jì)算方式插入一個(gè)計(jì)算值，插入的這個(gè)點(diǎn)為相鄰兩個(gè)采樣點(diǎn)連線上的值。如下圖5所示位采用線性內(nèi)插方式測(cè)試波形，是通過點(diǎn)與點(diǎn)之間的直接連接形成的波形，細(xì)節(jié)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(hào)。
通過這兩種插值方式對(duì)比，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)正弦內(nèi)插利用曲線連接采樣點(diǎn)，線性內(nèi)插通過點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接形成波形，大家可能會(huì)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(shí)進(jìn)行的，當(dāng)采樣停止后，示波器才會(huì)進(jìn)行插值保持，插值保持下采樣點(diǎn)之間會(huì)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(shù)字化放大，是示波器插值保持的結(jié)果，這與使用何種插值算法完全無關(guān)。
1、示波表
示波表是集數(shù)字存儲(chǔ)示波器，數(shù)字萬用表，數(shù)字頻率計(jì)功能于一身的產(chǎn)品，而且體積小，重量輕，便于攜帶，含有較高的技術(shù)含量，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和巨大的市場(chǎng)潛力，也是一款電子測(cè)量領(lǐng)域較為實(shí)用的儀器。
該產(chǎn)品采用嵌入式設(shè)計(jì)技術(shù)，把微控制器，A/D轉(zhuǎn)換器，LCD控制器等核心部件潛入該系統(tǒng)，并利用嵌入式操作系統(tǒng)，ASIC設(shè)計(jì)技術(shù)，LCD圖形顯示技術(shù)及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)等綜合設(shè)計(jì)的嵌入式儀器系統(tǒng)。
2、混合域示波器/分析儀
五機(jī)一體，即頻譜分析儀，矢量信號(hào)分析儀，示波器，邏輯分析儀，總線協(xié)議分析儀。
混合域示波器可以捕獲時(shí)間相關(guān)的模擬，數(shù)字和頻射信號(hào)，從而獲得萬用的系統(tǒng)級(jí)觀測(cè)，幫助工程師快速解決復(fù)發(fā)的信號(hào)問題。
3、普通示波器
產(chǎn)品主要是用來顯示信號(hào)波形，將看不見的信號(hào)，通過產(chǎn)品顯示出來，普通示波器的頻率不高，單絲用來顯示音頻范圍內(nèi)的正弦信號(hào)是完全沒有問題的。
使用該款產(chǎn)品要注意幾點(diǎn)：
3.1示波器引線的接法，其輸入引線有兩根：一份芯線（接在被測(cè)電路中的測(cè)試點(diǎn)），一根地線（與被測(cè)放大器的地線相連）。
3.2觀察信號(hào)波形時(shí)，需要給被檢測(cè)放大器電路輸入端輸入正弦信號(hào)，也就要用一臺(tái)音頻信號(hào)發(fā)生器配合是用，當(dāng)使用示波器來觀察電路噪聲，則不需要音頻信號(hào)發(fā)生器，直接將示波器接入測(cè)試點(diǎn)即可。
3.3將示波器與真空管毫伏表一起使用，這樣用示波器看信號(hào)，用真空管毫伏表測(cè)量信號(hào)電壓大小，使用十分方便。
3.4使用中不要將量度開的太大，以免燒壞示波器。
示波器是一種用途十分廣泛的電子測(cè)量?jī)x器。它能把肉眼看不見的電信號(hào)變換成看得見的圖像，便于人們研究各種電現(xiàn)象的變化過程。
數(shù)字示波器則是數(shù)據(jù)采集，A/D轉(zhuǎn)換，軟件編程等一系列的技術(shù)制造出來的高性能示波器。
數(shù)字示波器一般支持多級(jí)菜單，能提供給用戶多種選擇，多種分析功能。還有一些示波器可以提供存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的保存和處理。
數(shù)字示波器優(yōu)點(diǎn)
1.體積小、重量輕，便于攜帶，液晶顯示器
2.可以長(zhǎng)期貯存波形，并可以對(duì)存儲(chǔ)的波形進(jìn)行放大等多種操作和分析
3.特別適合測(cè)量單次和低頻信號(hào)，測(cè)量低頻信號(hào)時(shí)沒有模擬示波器的閃爍現(xiàn)象
4.更多的觸發(fā)方式，除了模擬示波器不具備的預(yù)觸發(fā)，還有邏輯觸發(fā)、脈沖寬度觸發(fā)等
5.可以通過GPIB、RS232、USB接口同計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀連接，可以打印、存檔、分析文件
6.有強(qiáng)大的波形處理能力，能自動(dòng)測(cè)量頻率、上升時(shí)間、脈沖寬度等很多參數(shù)
數(shù)字示波器缺點(diǎn)
1.失真比較大，由于數(shù)字示波器是通過對(duì)波形采樣來顯示，采樣點(diǎn)數(shù)越少失真越大;
通常在水平方向有512個(gè)采樣點(diǎn)，受到采樣速率的限制，在快掃描速度及其附近采樣點(diǎn)更少，因此高速時(shí)失真更大。
2.測(cè)量復(fù)雜信號(hào)能力差，由于數(shù)字示波器的采樣點(diǎn)數(shù)有限以及沒有亮度的變化，使得很多波形細(xì)節(jié)信息無法顯示出來;
雖然有些可能具有兩個(gè)或多個(gè)亮度層次，但這只是相對(duì)意義上的區(qū)別;
再加上示波器有限的顯示分辨率，使它仍然不能重現(xiàn)模擬顯示的效果。
3.可能出現(xiàn)假象和混淆波形，當(dāng)采樣時(shí)鐘頻率低于信號(hào)頻率時(shí)，顯示出的波形可能不是實(shí)際的頻率和幅值。
數(shù)字示波器的帶寬與取樣率密切相關(guān)，取樣率不高時(shí)需借助內(nèi)插計(jì)算，容易出現(xiàn)混淆波形。
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