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示波器的RIS模式和Roll模式

作者: 時間:2012-03-27 來源:網絡 收藏

一、

去年在介紹力科家族時,我常說力科公司可以提供100MHz—100GHz的,現(xiàn)在我介紹時會說力科公司可以提供60MHz—100GHz的。我們的產品線在向低帶寬示波器市場延伸,但同時我們保持了世界上最高帶寬的示波器—100GHz的示波器。 T公司或A公司的示波器最高帶寬才80GHz。 這時候很多工程師會瞪大眼睛: 這么高的帶寬? 怎么采樣?其實我們知道,100GHz的帶寬的示波器是采樣示波器,采樣示波器的基本采樣原理和我們今天要介紹的下的采樣原理類似。(關于采樣示波器和實時示波器的區(qū)別我們另文介紹。)

即隨機內插采樣模式(Random Interleaved Sampling Mode),我們的友商稱之為ET模式。該模式下的基本原理如圖一所示。它只能用于穩(wěn)定觸發(fā)的周期性重復性的波形。在RIS模式下,通過多次捕獲的波形重組成一個完整的波形,為此,需要測量第一個采樣點和觸發(fā)點的時間,并以此為依據按等時間間隔的延遲產生下次捕獲的下一組采樣點。這樣多次采樣能使得等效的采樣率增加,譬如利用500 MS/s 采樣率的100 次單次采樣,使用RIS,可以達到50 GS/s 的最大采樣率,則采集得到的數(shù)據之間的定位間隔大約為20 ps。采集這些數(shù)據的間隔和滿足時限的過程是隨機的。ADC 采樣之間的相對時間是變化的,事件觸發(fā)提供了必要的偏差,由時基以很小的分辨率測量。示波器要求有多個觸發(fā)來完成采樣。觸發(fā)的數(shù)量取決于采樣率:采樣率越高,就需要越多的觸發(fā)。示波器將這些數(shù)據段進行內插,填充時間間隔,這些時間間隔是最大單次采樣率的倍數(shù),從而形成波形。但是,設備收集波形數(shù)據的實時間隔是非常長的,并且依賴于觸發(fā)速率和所需要內插的總量。示波器具有每秒捕獲大約40,000 個RIS 數(shù)據段的能力。


圖一 RIS模式的工作原理

啟動RIS模式需要在TimeBase的菜單下選擇RIS按鈕。 在我們第一周發(fā)送的Howard的文章中,這位專家用到了RIS模式來做階躍響應實驗的。但在工程師的實踐中用到這種模式的場合并不多,畢竟,周期性重復性的信號是不多的。關于RIS模式,其實看了上面的那張原理圖就一目了然了,我能說得也不多。但我查找之前的文檔,居然發(fā)現(xiàn)偉大的Peter為這個RIS模式寫過很長的文章,請參閱:http://www.lecroy.com.cn/websys/up_img/UploadFiles/2008526155019841.doc。

二、

Roll(滾動)模式主要用于低速信號。象電源多路輸出的上電時序測量,電機轉速的監(jiān)控,光盤驅動的控制等都需要用到滾動模式。在該工作模式下,當采樣率低于示波器顯示的刷新率時,我們將采樣到的每一個采樣點都顯示到屏幕上,這就消除了在實時模式下波形刷新之間的死區(qū)時間。滾動模式下的顯示就如皮帶輪的移動,隨著采樣的進行,采樣點從左邊逐漸移動到右邊。有的示波器隨著調節(jié)時基增加會自動進入滾動模式。但有些示波器的滾動模式不是自動選擇的,每次要激活滾動模式時,必須設置好采樣率和時基,從時基對話框中手動選擇滾動模式。


圖二 的工作原理

下的采樣率會降低到最大10MS/s甚至更低。Roll模式下的最大采樣率和示波器的存儲深度有關,存儲深度越高,最大采樣率越大,但最大采樣率只有10MS/s。 利用滾動模式無死區(qū)地觀察長時間的波形變化軌跡,這種感覺其實很好的! 所以,雖然這種模式下的采樣率之低使得看到的波形失真,但很多工程師為能看到這“大概”的過程也是滿足的。有必要提醒的一點是,當您購買的示波器有足夠的存儲深度,譬如現(xiàn)在的WaveRunner Xi、WaveRunner MXi系列的標配有25MS,能在100MS/s的采樣率下捕獲到250ms的波形。250ms比絕大多數(shù)的電源軟啟動時間都長得多了,對有些很大功率的UPS,變頻器產品也足夠了。 重要的是,用單次觸發(fā)方式看電源的軟啟動過程,不只是看直流的電壓和電流,還可以不失真地觀察到PWM信號的細節(jié)。



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