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为什么示波器波形扩大之后会有锯齿?

常用示波器的工程师都会发现一个现象,当示波器停止采样时,将原来的波形垂直放大后会存在锯齿状,这是什么原因呢?这里跟跟大家一起剖析一下。一、台阶波形本文以ZDS4054Plus示波器为测试工

  常用示波器的工程师都会发现一个现象,当示波器中止采样时,将本来的波形笔直扩大后会存在锯齿状,这是什么原因呢?这儿跟跟咱们一同剖析一下。

  一、台阶波形

  本文以ZDS4054Plus示波器为测验东西,图 1 如所示波形是在 200mv/div 档位下采样的,波形相对平稳。中止采样后,假如将笔直档位调至 50mv/div,则波形出呈现严峻的锯齿状,如图 2 所示。为此许多人感到疑问,为什么会呈现这种现象?

    

  图1 原信号波形

  图2 扩大后波形

  二、原因论述

  1、运转状况下

  当示波器处于【Run】时,示波器模仿前端会依据不同的笔直档位,一直会将信号的起伏调理到 ADC适宜的范围内,再进行量化,所以运转状况下的波形扩大,不会存在锯齿现象。

  l在 200mv/div 的档位下,笔直分辨率(25 LSB/div)为 8mv

  l在 50mv/div 的档位下,笔直分辨率(25 LSB/div)为 2mv

  笔直档位越小,分辨率越高,则收集到的波形丈量精度就越高,这个便是引荐波形尽量铺满格子的原因。

  2、中止状况下

  在中止状况下波形不进行收集,也便是中止状况不管笔直档位怎样改变,仍然会坚持中止时(200mv/div)的笔直精度 8mv,所以当把波形的笔直方向扩大 4 倍时(50mv/div),那么采样点与采样点之间的笔直距离就会变大,当然这仅仅仅仅进行数字化扩大,示波器此时会进行插值坚持,插值坚持下波形会以阶梯的办法衔接,这也是发生锯齿的原因。

    

  图3 插值坚持

  三、了解误区:插值坚持与插值算法有关么?

  前面咱们提到了插值坚持,那么有的工程师或许就会想到,会不会是因为插值算法的原因导致了波形扩大后呈现了锯齿状呢?究竟线性插值是以点的办法衔接,呈现锯齿状也很正常。答案是否定的,下面从原理层来剖析一下。

  首要解释一下何谓插值算法,关于许多示波器都会有不同的插值方法,常见的分为正弦插值和线性插值,在实际运用过程中,假如示波器ADC的采样率不足以康复实在信号,咱们需挑选不同的插值办法进行测验剖析:

  1、正弦插值

  正弦内插是示波器默许的插值办法,也是最常用的插值办法。经过正弦内插的办法,可以比较精确和滑润地复原实在波形信号。运用曲线来衔接样点,通用性更强。这种办法曲折信号波形,使之发生比纯方波和脉冲更为实际的一般波形。如图4所示为采样正弦插值的办法,观察到的扩大后的波形。

  图4 正弦插值

  3、线性插值

  线性内插是最简略的插值办法,核算量最小。在ADC的相邻采样数据点之间依照线性多项式的核算办法刺进一个核算值,刺进的这个点为相邻两个采样点连线上的值。如下图5所示位选用线性内插办法测验波形,是经过点与点之间的直接衔接构成的波形,细节上可以

  看到类似于锯齿波的形状,这种插值办法局限于直边际的信号。

    

  图5 线性插值

  经过这两种插值办法比照,咱们会发现正弦内插运用曲线衔接采样点,线性内插经过点与点之间的衔接构成波形,咱们或许会倾向于线性插值的原因构成了扩大之后的锯齿状。需求留意的是:插值算法是在ADC采样时进行的,当采样中止后,示波器才会进行插值坚持,插值坚持下采样点之间会以阶梯的办法衔接,因而示波器中止下的扩大仅仅单纯的数字化扩大,是示波器插值坚持的成果,这与运用何种插值算法彻底无关。

  四、总结

  因而不管前面选用的是何种插值办法,采样中止后扩大的波形都会以锯齿状呈现出来,这是插值坚持的原因,也是彻底正常的。因而,咱们在观测波形的时分必定要让波形尽量铺满整个屏幕,假如波形呈现了锯齿,也要清楚锯齿的原因来自于哪里。

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