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示波器那些事儿–之丈量参数

数字示波器具有很多测量参数,如上升时间、下降时间、峰峰值、幅值等。每种参数的含义在示波器的操作手册上一般都有说明。但是,如果深

数字示波器具有许多丈量参数,如上升时刻、下降时刻、峰峰值、幅值等。每种参数的意义在示波器的操作手册上一般都有阐明。可是,假如深究每个参数底层算法的源头是什么,答案其实并不简略。假如能深刻了解示波器的根本算法,这会有助于咱们了解运用示波器过程中遇到的比如示波器丈量频率为什么测禁绝?示波器丈量不规则的信号丈量上升时刻为什么跳变规模很大?为什么光标丈量成果和参数丈量成果不同很大?等等一些问题。

●确认高电平和低电平是示波器笔直量丈量的榜首算法

峰-峰值表明一切采样样本中的最大样本值减去最小样本值,这好了解,在示波器算法中也好完成;而幅值表明被测信号“高电平”减去“低电平”。高电平和低电平别离在哪里?这就需求界说算法。这个算法确实认将不只是直接影响到“幅值”这个参数值,还将影响到绝大多数水平轴的参数值,如上升时刻、下降时刻、宽度、周期等,由于水平轴的参数要依赖于笔直轴的参数。

不同示波器厂商给出的“高电平”和“低电平”算法或许不尽相同,但一般会选用公认的IEEE界说的算法,如下图所示。

首要对图示中“LEFT CURSOR”(左光标)和“RIGHT CURSOR”(右光标)时刻规模内的波形数据样本向笔直方向做“轨道直方图”,从图中看上去,轨道直方图的笔直方向和原始波形的各采样点在笔直方向的方位一一对应,水平方向则表明在各方位上收集到的数据样本点的个数。图例中有两个方位的数据样本呈现的概率最高,这两个方位就别离被确认为“高电平(图示中表明top的方位)”和“低电平(图示中表明base的方位)”。

在示波器算法中,一般默许是依据屏幕最左面到最右边的悉数波形数据来确认“高电平”和“低电平”,因而,示波器每捕获一次,仅能得到一个“高电平”和一个“低电平”的参数值。

在丈量正弦波时,在采样率满足的情况下,示波器上捕获尽或许多的波形,丈量得到的高电平和低电平更安稳、更精确,相应由之影响的水平轴参数上升时刻、下降时刻、周期、频率等也就更精确。关于正弦波丈量,还可使用正弦插值或等效采样形式来进步待剖析的样本数,丈量得到的成果或许也会更精确。

在丈量一个脉冲方波和丈量多个脉冲方波得到的“高电平”和“低电平”的成果或许是不一样的,由于核算的样本数不一样,取得的“轨道直方图”就会有些差异。假如信号上有一点点的过冲或下冲就或许影响到直方图散布的最大概率状况确实认,那么许多参数丈量的成果都会受到影响。

●确认波形中恣意一电压阈值和波形穿插点对应的时刻轴的方位是示波器水平量丈量的榜首算法

水平方向上常见的丈量参数如上升时刻界说为幅值的10%-90%。在详细算法上,便是先依据上述的笔直量榜首算法,先确认高电平和低电平然后得到幅值,再由幅值的10%得到对应的电压阈值和幅值的90%得到别的一个电压阈值,核算两个电压阈值和波形穿插点对应的水平方位之间的时刻差便是上升时刻。

怎样确认某个电压阈值和波形穿插方位处对应的时刻轴的方位?一种比较简略的算法是,在电压阈值处划一条线,以这条线和波形相交处最接近的那个采样点对应的时刻作为时刻轴的方位。可是,这种算法带来的差错或许会很大,特别是在上升沿一般只包含了几个数据样本点,采样率不是特别高的情况下。

别的一种算法如下图所示,在电压阈值和波形穿插处相邻的两个采样点之间进行立方插值,然后衔接最接近穿插点的上、下两个插值点或采样点,依据这两个确认的点可以取得y=ax+b这个二元一次方程的a和b,然后再依据穿插点已知的电压阈值取得x,即取得了水平轴对应的方位。这种看起来比较复杂的算法差错显然会小于前一种,但仍然会存在差错,差错的巨细和采样率巨细及示波器自身的时基安稳性有关。

电压阈值是由幅值决议的,比如周期表明上升沿50%到相邻上升沿50%之间的时刻距离,上升沿的50%这个电压阈值便是由幅值得来的。因而,笔直量的算法会对水平量的参数成果产生影响。

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