改善數字熒光示波器垂直分辨率的N個方法（下）
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在泰克示波器中，“采集模式”指的是波形數據的初始表示，通常采用8位或16位分辨率。所有后續(xù)處理操作(顯示、自動測量、光標、數學運算和應用)都基于采集模式確定的信號表示。
大多數示波器的默認采集模式是采樣模式。這是最簡單的采集模式，其中普通示波器使用一個8位幅度值、以選定的采樣率、直到最大采樣率表示波形上的每個點，參見圖（中篇圖5）。
圖1.峰值檢測采集模式捕獲兩個連續(xù)采集間隔中包含的最高值和最低值。
[圖示內容：]
Interval:間隔
Displayed record points:顯示的記錄點
Peak Detect:峰值檢測
Screen Image:屏幕圖像
圖2.包絡采集模式捕獲多次采集中的最高記錄點和最低記錄點。
[圖示內容：]
Three acquisitions from one source:來自一個來源的三次采集
Acquisition:采集
Envelope:包絡
Screen image:屏幕圖像
在峰值檢測模式下，示波器用一對8位幅度值表示波形上的每個點，這對幅度值分別對應選定的一對采樣間隔期間波形的最大值和最小值。采用峰值檢測模式的數字示波器一般會以最大采樣率對信號采樣，甚至在非常低的水平標度設置下，因此可以捕獲選定采樣率下兩個點之間發(fā)生的快速信號變化。通過這種方式，峰值檢測模式特別適合觀察時間上相距很遠的窄脈沖，如低頻信號上的毛刺，參見圖1。
包絡模式與峰值檢測模式類似，但它累積多次采集中成對的最大波形點和最小波形點，形成一個波形，顯示測量期間的最小值/最大值累積結果?？梢允褂梅逯禉z測模式，采集多個值，這些值結合在一起，構成包絡波形，參見圖2。
為測量低壓信號，還應考慮其它示波器采集模式。下面將更詳細地討論兩種最實用的技術：平均和HiRes。(如需與示波器有關的進一步技術信息，請參閱泰克入門手冊03W-8605-XX《深入了解示波器》，網址www.tektronix.com)
圖3.平均采集模式計算多次采集中每個記錄點的平均值。
[圖示內容：]
Three acquisitions from one source:來自一個來源的三次采集
Acquisition:采集
Average:平均
Screen image:屏幕圖像
平均
平均模式是示波器采集系統(tǒng)中基本降噪信號處理技術之一。它依賴多次觸發(fā)采集重復的信號。這種模式使用兩次或兩次以上采集，逐點平均這些采集中的相應數據點，形成輸出波形。平均模式改善了信噪比，消除了與觸發(fā)不相關的噪聲，提高了垂直分辨率，可以更簡便地觀察重復信號，參見圖3。
計算平均波形的傳統(tǒng)方法是把所有采集中的對應樣點加總，然后除以采集數量。但是，這種方法要等到采集了所需的全部N個波形之后，才能顯示平均值。這種延遲對大多數用戶是不可接受的，采集數據數量將迅速耗盡示波器的存儲容量。
AN= (1 / N) * (x0+ x1+ x2+ … + xn-1)
其中：
AN是被平均的采集中的點
N表示要平均的總數
xn是第n次采集中的點
n表示采集數量
可以改動傳統(tǒng)平均算法，每次在采集另一個波形時直接顯示結果，解決顯示被平均的波形中的延遲問題。但是，數據的存儲問題仍然存在。穩(wěn)定的平均算法是：
an= (1 / n) * (x0+ x1+ x2+ … + xn-1)
其中：
an是當前被平均的采集中的點
xn是新的第n次采集中的點
n表示采集數量
注意，為獲得具體N次采集的加總平均值，只需把示波器置入單一序列模式。在這種模式下，在n到達N時，采集會停止，被平均的波形中包含具體N個采集的波形。
泰克示波器采用指數平均算法，可以在每次采集后立即在畫面上更新結果，明顯降低要求的存儲容量。指數平均過程采用下面的公式，從新采集xn和上一個平均波形an-1中創(chuàng)建一個新平均的波形an：
an= an-1+ (1/p)*(xn– an-1) = an-1* ((p – 1) / p) + (xn/ p)
其中：
n表示采集數量
N表示要平均的總數
an是被平均的采集中的新點
an-1是上一個被平均的采集中的點
xn是新采集中的點
p是加權系數
如果(n小于N)，那么p = n，否則p = N
得到的被平均的波形是相同的，與使用哪種平均算法無關。但要注意，指數平均算法在計算和存儲采集的波形和被平均的波形時效率要高得多。
某些示波器結合使用上面兩種技術，計算平均值。其顯示第一個采集，對后面N-1個采集采用穩(wěn)定平均，在N個采集之后則使用指數平均。
這兩種算法都隨時顯示波形中一致趨勢的影響。在低速信號中可以很容易看到這一點。如果信號穩(wěn)定，您會看到在前N個采集期間噪聲連續(xù)下降。在N個采集后，信號仍會變化，但整體降噪或垂直分辨率不再改善。
平均技術提高了信號的垂直分辨率。這種增強能力用位衡量，是平均總數的函數。
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