有关采样速率
采样速率也称为数字化速率 , 是指单位时间内 , 对模拟输入信号的采样次数 , 常以MS/s表示 。采样速率是数字示波器的一项重要指标 。
示波器的原理和使用方法
1.如果采样速率不够 , 容易出现混迭现象
如果示波器的输人信号为一个100KHz的正弦信号 , 示波器显示的信号频率却是50KHz , 这是怎么回事呢?这是因为示波器的采样速率太慢 , 产生了混迭现 象 。混迭就是屏幕上显示的波形频率低于信号的实际频率 , 或者即使示波器上的触发指示灯已经亮了 , 而显示的波形仍不稳定 。混迭的产生如图1所示 。那么 , 对于 一个未知频率的波形 , 如何判断所显示的波形是否已经产生混迭呢?可以通过慢慢改变扫速t/div到较快的时基档 , 看波形的频率参数是否急剧改变 , 如果是 , 说明波形混迭已经发生;或者晃动的波形在某个较快的时基档稳定下来 , 也说明波形混迭已经发生 。根据奈奎斯特定理 , 采样速率至少高于信号高频成分的2倍才不 会发生混迭 , 如一个500MHz的信号 , 至少需要1GS/s的采样速率 。有如下几种方法可以简单地防止混迭发生:
·调整扫速;
·采用自动设置(Autoset);
·试着将收集方式切换到包络方式或峰值检测方式 , 因为包络方式是在多个收集记录中寻找极值 , 而峰值检测方式则是在单个收集记录中寻找最大最小值 , 这两种方法都能检测到较快的信号变化 。
·如果示波器有InstaVu采集方式 , 可以选用 , 因为这种方式采集波形速度快 , 用这种方法显示的波形类似于用模拟示波器显示的波形 。
2.采样速率与t/div的关系
每台数字示波器的最大采样速率是一个定值 。但是 , 在任意一个扫描时间t/div , 采样速率fs由下式给出:
fs=N/(t/div)N为每格采样点
当采样点数N为一定值时 , fs与t/div成反比 , 扫速越大 , 采样速率越低 。下面是TDS520B的一组扫速与采样速率的数据:
表1扫速与采样速率
t/div(ns)1252550100200fs(GS/s)502510210.50.25
综上所述 , 使用数字示波器时 , 为了避免混迭 , 扫速档最好置于扫速较快的位置 。如果想要捕捉到瞬息即逝的毛刺 , 扫速档则最好置于主扫速较慢的位置 。
数字示波器的上升时间
在模拟示波器中 , 上升时间是示波器的一项极其重要的指标 。而在数字示波器中 , 上升时间甚至都不作为指标明确给出 。由于数字示波器测量方法的原因 , 以致于自动 测量出的上升时间不仅与采样点的位置相关 , 如图2中a表示上升沿恰好落在两采样点中间 , 这时上升时间为数字化间隔的0.8倍 。图2中的b的上升沿的中部有 一采样点 , 则同样的波形 , 上升时间为数字化间隔的1.6倍 。另外 , 上升时间还与扫速有关 , 下面是TDS520B测量同一波形时的一组扫速与上升时间的数 据:
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