基于原始采樣點測量統(tǒng)計

　　大家好，每當說起測量波形，我們總會想起示波器這樣一種儀器，之前去拜訪客戶，問其示波器需求，有時客戶會說，我只是簡單地測一下波形而已，對示波器需求不大，這時可能會引起您的共鳴，我也只是用示波器簡單地測一下波形，需求不大。

　　難道簡單地測一下波形，對示波器的選擇就真的無關(guān)緊要了嗎？簡單測波形其實是不簡單的?？蛻羲f的簡單測量一下波形，無非就是利用示波器來測量下波形的特征，比如頻率、幅值、電壓峰峰值等參數(shù)。但是，即使是在簡單測量波形的特征參數(shù)的背后，是隱藏著一些非常重要并且不得不知的內(nèi)幕的。

　　究竟是怎么回事？

　　我們都已了解到，數(shù)字存儲示波器在測量模擬信號時，首先A/D轉(zhuǎn)換器以一定的采樣率將模擬信號轉(zhuǎn)換成離散的數(shù)字信號，我們把A/D轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字信號稱為“原始的采樣點”。在對波形進行測量操作時，我們都會理所當然地認為所有示波器應(yīng)該都是基于原始采樣點，可是事實并不是這樣的。

　　圖1 在波形密集時，每個波形的測量細節(jié)圖

　　通常情況下，在水平時基很大時（波形非常密集時），一些示波器對大存儲深度的數(shù)據(jù)處理能力不夠，就會在原始采樣點內(nèi)抽取部分采樣點來參與測量統(tǒng)計！在波形非常密集時，在一個周期內(nèi)抽取的采樣點甚至跨越了幾個實際周期！顯然，這樣做會直接導致測量結(jié)果的不準確！

　　但有些示波器從用戶角度出發(fā)，參數(shù)測量基于原始采樣點，滿足用戶需求。

　　如何辨別該示波器是否是基于原始采樣點測量？

　　首先來看下ZDS2022示波器是怎樣一種情況，輸入一個頻率約為1MHz的信號，由于ZDS2022示波器存儲深度可高達112Mpts，按下【Horiz】鍵，將儲存深度設(shè)為112Mpts，轉(zhuǎn)動水平時基旋鈕，將水平時基檔位設(shè)為5ms/div。按下【Measure】鍵，我們選中一些時間參數(shù)與電壓參數(shù)，按下【Single】單次采樣鍵，我們在測量結(jié)果列表中可以看到有些count值顯示為1，有些count值卻是一個很大的數(shù)值，這是怎么回事呢？

　　【Single】鍵的機制是，按下該鍵后，示波器會一直等待，直至出現(xiàn)符合觸發(fā)條件的波形時，示波器就會進行一次觸發(fā)，然后停止波形采樣。很顯然，對于電壓參數(shù)的測量計數(shù)只有一次，但對于時間參數(shù)的測量就不一樣了，它記錄了在單次采樣下測量統(tǒng)計的所有波形周期數(shù)。

　　圖2 ZDS2022示波器測量結(jié)果

　　手頭正好有A公司的MSO-X3012A示波器，輸入同一信號，水平時基檔位也設(shè)為5ms/div，MSO-X3012A示波器雖然共有34個測量參數(shù)，但是卻只能同時實時顯示4個參數(shù)項，選中兩個時間參數(shù)和兩個電壓參數(shù)，按下【Single】之后，我們在屏幕上可以看到，電壓參數(shù)計數(shù)值均為1，但是時間參數(shù)的頻率和周期的計數(shù)卻為0，當前值顯示無邊沿，這究竟是怎么回事呢？

　　圖3 MSO-X3012A示波器測量結(jié)果

　　我們減小水平時基檔位，可發(fā)現(xiàn)，頻率項計數(shù)就不是0了，也就是說，此時示波器對被測波形的周期數(shù)開始統(tǒng)計。在波形非常密集時，由于數(shù)據(jù)量很大，需要很強的波形處理能力，有些示波器的波形處理能力可能達不到，所以為了降低示波器對深存儲數(shù)據(jù)的處理能力，會抽取部分采樣點進行測量統(tǒng)計，抽取數(shù)據(jù)的過程相當于降低了采樣率，導致測量不準確，測出來的信號頻率完全是錯誤的（實際上采樣率是足夠的），或是根本不能測出當前條件下被測信號的頻率值，致使測量沒有任何價值。

　　您有沒有發(fā)現(xiàn)，當我們按下ZDS2022示波器上的【Single】鍵后，不到1s的時間就對74.47k個波形周期樣本進行了測量統(tǒng)計，都是全硬件測量的功勞，速度非?？?！

　　圖4 MSO-X3012A示波器波形放大頻率測量

　　ZDS2022示波器單次采樣74.47k個波形樣本不到1s！并且ZDS2022示波器不論當前波形有多密，所有的測量和統(tǒng)計均基于原始的采樣點，如實時采樣率是1GSa/s，則參數(shù)測量統(tǒng)計是基于該采樣率采集的所有采樣點來計算的，沒有經(jīng)過任何的抽取，保證了參數(shù)測量的準確性。

　　看到這里，您是不是覺得之前所說的只是簡單地測一測波形，確實真的很不簡單，正因為只是這簡單的一測，所以必須保證其正確性。如果測量結(jié)果不正確，那么您可能會被這一簡單的錯誤測量結(jié)果所蒙蔽，導致本來很簡單的工作變得非常復雜。