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改进数字荧光示波器笔直分辨率的N个办法(下)

示波器采集模式在泰克示波器中,采集模式指的是波形数据的初始表示,通常采用8位或16位分辨率。所有后续处理操作(显示、自动测量、光标、数

示波器收集形式
在泰克示波器中,“收集形式”指的是波形数据的初始表明,一般选用8位或16位分辨率。一切后续处理操作(显现、主动丈量、光标、数学运算和运用)都根据收集形式确认的信号表明。

大多数示波器的默许收集形式是采样形式。这是最简略的收集形式,其间一般示波器运用一个8位起伏值、以选定的采样率、直到最大采样率表明波形上的每个点,参见图(中篇图5)。

图1.峰值检测收集形式捕获两个接连收集距离中包括的最高值和最低值。
[图示内容:]
Interval:距离
Displayed record points:显现的记录点
Peak Detect:峰值检测
Screen Image:屏幕图画


图2.包络收集形式捕获屡次收会集的最高记录点和最低记录点。
[图示内容:]
Three acquisitions from one source:来自一个来历的三次收集
Acquisition:收集
Envelope:包络
Screen image:屏幕图画

在峰值检测形式下,示波器用一对8位起伏值表明波形上的每个点,这对起伏值别离对应选定的一对采样距离期间波形的最大值和最小值。选用峰值检测形式的数字示波器一般会以最大采样率对信号采样,甚至在十分低的水平标度设置下,因而能够捕获选定采样率下两个点之间产生的快速信号改变。经过这种办法,峰值检测形式特别合适调查时刻上相距很远的窄脉冲,如低频信号上的毛刺,参见图1。

包络形式与峰值检测形式相似,但它累积屡次收会集成对的最大波形点和最小波形点,构成一个波形,显现丈量期间的最小值/最大值累积成果。能够运用峰值检测形式,收集多个值,这些值结合在一起,构成包络波形,参见图2。

为丈量低压信号,还应考虑其它示波器收集形式。下面将更详细地评论两种最有用的技能:均匀和HiRes。(如需与示波器有关的进一步技能信息,请参阅泰克入门手册03W-8605-XX《深化了解示波器》,网址www.tektronix.com)

图3.均匀收集形式核算屡次收会集每个记录点的均匀值。
[图示内容:]
Three acquisitions from one source:来自一个来历的三次收集
Acquisition:收集
Average:均匀
Screen image:屏幕图画

均匀
均匀形式是示波器收集体系中根本降噪信号处理技能之一。它依靠屡次触发收集重复的信号。这种形式运用两次或两次以上收集,逐点均匀这些收会集的相应数据点,构成输出波形。均匀形式改进了信噪比,消除了与触发不相关的噪声,提高了笔直分辨率,能够更简洁地调查重复信号,参见图3。

核算均匀波形的传统办法是把一切收会集的对应样点加总,然后除以收集数量。可是,这种办法要比及收集了所需的悉数N个波形之后,才干显现均匀值。这种推迟对大多数用户是不行承受的,收集数据数量将敏捷耗尽示波器的存储容量。

AN= (1 / N) * (x0+ x1+ x2+ … + xn-1)

其间:
AN是被均匀的收会集的点
N表明要均匀的总数
xn是第n次收会集的点
n表明收集数量

能够改动传统均匀算法,每次在收集另一个波形时直接显现成果,处理显现被均匀的波形中的推迟问题。可是,数据的存储问题依然存在。安稳的均匀算法是:

an= (1 / n) * (x0+ x1+ x2+ … + xn-1)

其间:
an是当时被均匀的收会集的点
xn是新的第n次收会集的点
n表明收集数量

留意,为取得详细N次收集的加总均匀值,只需把示波器置入单一序列形式。在这种形式下,在n抵达N时,收集会中止,被均匀的波形中包括详细N个收集的波形。

泰克示波器选用指数均匀算法,能够在每次收集后立即在画面上更新成果,显着降低要求的存储容量。指数均匀进程选用下面的公式,重新收集xn和上一个均匀波形an-1中创立一个新均匀的波形an:

an= an-1+ (1/p)*(xn– an-1) = an-1* ((p – 1) / p) + (xn/ p)

其间:
n表明收集数量
N表明要均匀的总数
an是被均匀的收会集的新点
an-1是上一个被均匀的收会集的点
xn是新收会集的点
p是加权系数
假如(n小于N),那么p = n,不然p = N

得到的被均匀的波形是相同的,与运用哪种均匀算法无关。但要留意,指数均匀算法在核算和存储收集的波形和被均匀的波形时功率要高得多。

某些示波器结合运用上面两种技能,核算均匀值。其显现第一个收集,对后边N-1个收集选用安稳均匀,在N个收集之后则运用指数均匀。

这两种算法都随时显现波形中共同趋势的影响。在低速信号中能够很简单看到这一点。假如信号安稳,您会看到在前N个收集期间噪声接连下降。在N个收集后,信号仍会改变,但全体降噪或笔直分辨率不再改进。

均匀技能提高了信号的笔直分辨率。这种增强才能用位衡量,是均匀总数的函数。

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