0
  • 聊天消息
  • 系統(tǒng)消息
  • 評論與回復
登錄后你可以
  • 下載海量資料
  • 學習在線課程
  • 觀看技術視頻
  • 寫文章/發(fā)帖/加入社區(qū)
會員中心
創(chuàng)作中心

完善資料讓更多小伙伴認識你,還能領取20積分哦,立即完善>

3天內不再提示

示波器的采樣率概念詳解

麥科信儀器 ? 2021-12-06 15:43 ? 次閱讀

想象一下一張照片要怎么樣才能清晰?當然是像素點越多,照片包含的原始信息就越接近真實,自然看起來也就越清晰。

poYBAGGtgviADOnKAAC4TUbr0Vs174.jpg

我們從示波器上看到的波形其實也可以理解成一張照片,那么這張照片包含的點越多,自然也就越接近真實的樣子。示波器的存儲深度就是表達了示波器最多能存儲多少個數(shù)據(jù)點。比如28Mpts的存儲深度,說明示波器最多可以存儲兩千八百萬個采樣點。

對于拍攝一張靜止的照片,照相機拍照時間的快慢關系并不大,因為結果并不會改變。但是由于信號是不斷變化的,因此對示波器而言更像是在不停拍攝運動的照片,并且是超高速的運動,這個時候除了采樣點數(shù)量以外,采樣點采集的速度也就至關重要了。示波器重建一個信號不僅僅取決于有多少個數(shù)據(jù)點,采集數(shù)據(jù)點的速度也很關鍵。示波器的采樣率就是示波器每秒能采集多少個數(shù)據(jù)點的能力。如果示波器的采樣率不足,那么我們就無法準確地看到信號的真實樣子。

pYYBAGDuyK2AAlODAACBEv3ju60670.jpg

輸入示波器的信號在時間軸和電壓軸上也都是連續(xù)變化的,由于計算機只能處理離散的數(shù)字信號,像這樣的信號是無法用數(shù)字的方法進行描述和處理,因此還需要用高速ADC對信號進行采樣和量化,也就是數(shù)字化的過程。經過模數(shù)轉換后,在時間和電壓上連續(xù)變化的波形就變?yōu)橐粋€個連續(xù)變化的數(shù)字化的采樣點。

在進行采樣或者進行數(shù)字量化的過程中,如果要盡可能真實地重建波形,最關鍵的問題就是在時間軸上的采樣點是否足夠密集以及在垂直方向的電壓的量化級數(shù)。水平方向采樣點的間隔取決于示波器的ADC的采樣率,而垂直方向的電壓量化級數(shù)則取決于ADC的位數(shù)。

示波器的運作過程大概是這樣的:

pYYBAGGtgviAJgYaAABBfx5ee-g345.jpg

我們通過探頭給示波器輸入一個信號,被測信號經過示波器前端的放大、衰減等信號調理電路后,然后高速ADC模數(shù)轉換器進行信號采樣和數(shù)字量化,示波器的采樣率就是對輸入信號進行模數(shù)轉換時采樣時鐘的頻率,通俗的講就是采樣間隔,每個采樣間隔采集一個采樣點。比如1GSa/s的采樣率,代表示波器具備每秒鐘采集10億個采樣點的能力,此時其采樣間隔就是1納秒。

對于實時示波器來說,目前普遍采用的是實時采樣方式。所謂實時采樣,就是對被測的波形信號進行等間隔的一次連續(xù)的高速采樣,然后根據(jù)這些連續(xù)采樣的樣點重構或恢復波形。在實時采樣過程中,很關鍵的一點是要保證示波器的采樣率要比被測信號的變化快很多。

那么究竟要快多少呢?可以參考數(shù)字信號處理中的奈奎斯特(Nyquist)定律。Nyquist定律說, 如果被測信號帶寬是有限的,那么在對信號進行采樣和量化時,如果采樣率是被測信號帶寬的2倍以上,就可以完全重建或恢復出信號中承載的信息而不會產生混疊。

如下圖就是采樣率不足導致的信號混疊,可以看到采集到的信號和原始信號相比,頻率變小了很多。

poYBAGGtgviAfu8gAAB1HEK3NFM055.jpg

大多數(shù)示波器會提供幾種采樣模式供用戶選擇,常見的有正常采樣、平均采樣、峰值采樣和包絡采樣。

正常采樣模式下,示波器按相等的時間間隔對信號采樣以重建波形。此模式可對大部分波形產生最佳顯示效果。

在峰值采樣模式中,當水平時基設置較低時,將保留最小采樣值和最大采樣值,以捕獲罕見事件和窄事件(在擴大任何噪聲的前提下)。該模式將顯示至少與采樣周期一樣寬的所有脈沖。峰值采樣模式可用于更方便地查看毛刺或窄脈沖。在峰值采樣模式中,窄毛刺和跳變沿比“正?!辈蓸幽J街酗@示得更亮,使它們更容易被看到。應用峰值采樣方式可以避免信號的混淆,但也會顯示更多的實際噪聲。

使用平均采樣模式可平均多個采集結果,以減少所顯示信號中的隨機或無關噪聲。平均多個采樣結果需要穩(wěn)定的觸發(fā)。平均的數(shù)目可在平均采樣模式后的選擇框內進行設定,平均數(shù)目越高,顯示的波形對波形變化的響應就越慢。必須在波形對變化的響應速度與信號上所顯示噪聲的降低程度之間進行折衷。

pYYBAGGtgviACbqnAAC7jHPR8gE879.jpg

使用包絡采樣模式可以看到數(shù)次采樣到的波形的疊加效果,在指定的N個采樣數(shù)據(jù)中捕獲一個信號的最大值和最小值,可設置波形疊加次數(shù),如下圖為一個包絡采樣模式下波形疊加次數(shù)為32的調幅信號。

poYBAGGtgvmAU5YfAADcDEr1-hw843.jpg

無論選擇了哪種采樣方式,都要記住保證采樣率至少是被測信號帶寬的2倍以上,事實上我們更建議是3-5倍以上,這樣更容易捕獲的波形的異常信息。

最后一件事值得注意的是,示波器的采樣率同示波器的帶寬不同,當你打開多通道的時候,采樣率會被每個通道平均分配。因此如果你打開了多個通道,一定要再次確認下采樣率是否依然滿足條件。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
  • 示波器
    +關注

    關注

    113

    文章

    6273

    瀏覽量

    185515
收藏 人收藏

    評論

    相關推薦

    ADS1274怎么修改采樣率?

    最近在選用一顆4路的能夠同步采樣的ADC芯片,最后看到這顆,但是我們現(xiàn)在的需求是需要修改采樣率,請問這顆芯片怎么修改采樣率,是給CLK腳不同的時鐘來設定它的采樣率嗎?請大俠門指點,
    發(fā)表于 01-13 06:21

    如何確定DAC的采樣率?

    我在做系統(tǒng),需使用數(shù)模轉換器,但是用戶需要采樣率為2.8MS/s,芯片的參數(shù)里就沒有該項參數(shù)。我用總線訪問時間來計算,但是有些芯片就沒有寫周期的參數(shù)。 所以我比較迷茫,不知該如何確定DAC的采樣率。。。。。
    發(fā)表于 01-10 12:23

    DAC的采樣率是指的什么呢?

    DAC的采樣率是什么意思? 我記得ADC才會有采樣率一說,那DAC的采樣率是指的什么呢?請詳解,謝謝
    發(fā)表于 12-19 07:19

    什么是傳感器的采樣率

    的性能指標中,采樣率無疑是一個核心且關鍵的概念。本文旨在深入探討傳感器采樣率的內涵、重要性及其對各個領域的影響。 一、采樣率的基本概念
    的頭像 發(fā)表于 12-05 09:16 ?274次閱讀
    什么是傳感器的<b class='flag-5'>采樣率</b>

    示波器多大采樣率足夠?實測示波器不同采樣率對不同波形的影響

    采樣率作為示波器性能的關鍵指標之一,直接影響到波形的準確度和完整性。本文將探討示波器采樣率對觀察不同波形的影響,并提供實用的選擇建議。
    的頭像 發(fā)表于 12-03 18:09 ?371次閱讀
    <b class='flag-5'>示波器</b>多大<b class='flag-5'>采樣率</b>足夠?實測<b class='flag-5'>示波器</b>不同<b class='flag-5'>采樣率</b>對不同波形的影響

    示波器多大采樣率足夠?實測示波器不同采樣率對不同波形的影響

      采樣率作為示波器性能的關鍵指標之一,直接影響到波形的準確度和完整性。本文將探討示波器采樣率對觀察不同波形的影響,并提供實用的選擇建議。   
    發(fā)表于 11-29 16:39

    請問PPS如何設置采樣率

    默認情況下,pps設置的采樣率為44.1KHz,我想改變它的采樣率,但是在屬性欄里沒有找到可以修改采樣率的地方,請問是否可以在pps里直接修改采樣率?另外,是否可以直接在pps里配置
    發(fā)表于 11-01 06:32

    如何優(yōu)化adc的采樣率

    在數(shù)字信號處理領域,ADC是將模擬信號轉換為數(shù)字信號的關鍵組件。采樣率,即ADC每秒采集樣本的次數(shù),對信號的準確性和系統(tǒng)的整體性能有著直接的影響。 ADC采樣率的基本概念 采樣率是AD
    的頭像 發(fā)表于 10-31 11:04 ?736次閱讀

    位深和采樣率在數(shù)采系統(tǒng)中的作用詳解

    在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,位深和采樣率是描述模數(shù)轉換器(ADC)性能的重要參數(shù)。位深是指模數(shù)轉換器將模擬信號轉換為數(shù)字信號時使用的二進制位數(shù)。采樣率是指ADC每秒對模擬信號采樣的次數(shù),通常以“每秒樣本數(shù)”來
    的頭像 發(fā)表于 10-30 14:45 ?430次閱讀
    位深和<b class='flag-5'>采樣率</b>在數(shù)采系統(tǒng)中的作用<b class='flag-5'>詳解</b>

    示波器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在位深與采樣率上的區(qū)別

    在現(xiàn)代測試與測量領域,示波器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAQ)是兩種常用的設備,它們在采樣率和位深上的設計存在顯著差異。這些差異不僅是設備性能的體現(xiàn),更是由數(shù)據(jù)處理能力、功耗管理以及應用場景等多個技術因素決定的。本文將深入探討示波器和數(shù)據(jù)
    的頭像 發(fā)表于 10-30 14:39 ?303次閱讀
    <b class='flag-5'>示波器</b>和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在位深與<b class='flag-5'>采樣率</b>上的區(qū)別

    為什么采用30.72MHz作為最小采樣率

    本文介紹了為什么采用30.72MHz作為最小采樣率。
    的頭像 發(fā)表于 08-07 17:35 ?615次閱讀
    為什么采用30.72MHz作為最小<b class='flag-5'>采樣率</b>

    示波器帶寬與采樣率的關系

    示波器作為電子測試領域的重要工具,其主要功能是捕獲和顯示信號波形。在示波器的設計和使用中,帶寬和采樣率是兩個至關重要的參數(shù)。帶寬決定了示波器能夠準確顯示的信號頻率范圍,而
    的頭像 發(fā)表于 05-17 16:52 ?4408次閱讀

    如何選擇示波器的帶寬、采樣率、存儲深度、垂直分辨

    示波器是電子工程師和技術人員在日常工作中不可或缺的工具,它能夠捕獲、顯示和分析電子信號。在選擇示波器時,我們需要考慮多個參數(shù),其中帶寬、采樣率、存儲深度和垂直分辨是四個最為關鍵的參數(shù)
    的頭像 發(fā)表于 05-13 16:26 ?3086次閱讀

    示波器采樣率和存儲深度詳解

    示波器,作為電子測量領域的核心工具,其性能直接決定了電子信號分析的準確性和效率。在示波器的眾多參數(shù)中,采樣率和存儲深度是兩個至關重要的參數(shù),它們共同決定了示波器捕獲和顯示信號的能力。本
    的頭像 發(fā)表于 05-13 16:09 ?2617次閱讀

    GD32 MCU ADC采樣率如何計算?

    大家在使用ADC采樣的時候是否計算過ADC的采樣率,這個問題非常關鍵!
    的頭像 發(fā)表于 01-23 09:29 ?2694次閱讀
    GD32 MCU ADC<b class='flag-5'>采樣率</b>如何計算?