标准集团工程师解读示波器停止采样波形现锯齿状的原因分析

上海千实精密机电科技有限公司成立于2012年，专注于研发、设计及生产纺织测试仪器，为学术研究单位及检测机构提供纺织测试仪器和服务，上海千实是目前国内较有竞争力和研发实力的纺织检测仪器厂家之一，研发团队由一群经验丰富的工程师组成，我们本着全心全意为客户服务，努力推动纺织检测仪器技术革新而努力，上海泛标纺织品检测技术有限公司是内地分公司，标准集团（香港）有限公司是总公司，作为一家集研发、制造、销售、培训、服务于一体的现代技术企业，致力于将更多检测仪器输送市场，提供纺织类、皮革类、燃烧类、汽车内外饰件、材料环境气候老化等等检测仪器，更可接受非标定制，购买前均可按照客户的要求进行针对性试验，确保所购仪器适用。

　　当示波器停止采样时，将原来的波形垂直放大后会存在锯齿状，这是什么原因呢？这里跟跟大家一起剖析一下。　　本文以ZDS4054Plus示波器为测试工具，原因阐述　　1、运行状态下　　当示波器处于【Run】时，示波器模拟前端会根据不同的垂直档位，始终会将信号的幅度调理到ADC合适的范围内，再进行量化，所以运行状态下的波形放大，不会存在锯齿现象。　　·在200mv/div的档位下，垂直分辨率（25LSB/div）为8mv　　·在50mv/div的档位下，垂直分辨率（25LSB/div）为2mv　　垂直档位越小，分辨率越高，则采集到的波形测量精度就越高，这个就是推荐波形尽量铺满格子的原因。　　2、停止状态下　　在停止状态下波形不进行采集，也就是停止状态无论垂直档位怎么变化，仍然会保持停止时（200mv/div）的垂直精度8mv，所以当把波形的垂直方向放大4倍时（50mv/div），那么采样点与采样点之间的垂直距离就会变大，当然这仅仅只是进行数字化放大，示波器此时会进行插值保持，插值保持下波形会以阶梯的形式连接，这也是产生锯齿的原因。　　理解误区：插值保持与插值算法有关么？　　前面我们提到了插值保持，那么有的工程师可能就会想到，会不会是由于插值算法的原因导致了波形放大后出现了锯齿状呢？毕竟线性插值是以点的方式连接，出现锯齿状也很正常。答案是否定的，下面从原理层来分析一下。　　首先解释一下何谓插值算法，对于很多示波器都会有不同的插值模式，常见的分为正弦插值和线性插值，在实际使用过程中，如果示波器ADC的采样率不足以恢复真实信号，我们需选择不同的插值方式进行测试分析：　　1、正弦插值　　正弦内插是示波器默认的插值方式，也是常用的插值方式。通过正弦内插的方式，能够比较准确和平滑地还原真实波形信号。利用曲线来连接样点，通用性更强。这种方法弯曲信号波形，使之产生比纯方波和脉冲更为现实的普通波形。如图4所示为采样正弦插值的方式，观察到的放大后的波形。　　2、线性插值　　线性内插是简单的插值方式，计算量小。在ADC的相邻采样数据点之间按照线性多项式的计算方式插入一个计算值，插入的这个点为相邻两个采样点连线上的值。如下图5所示位采用线性内插方式测试波形，是通过点与点之间的直接连接形成的波形，细节上能够看到类似于锯齿波的形状，这种插值方式局限于直边缘的信号。　　通过这两种插值方式对比，大家会发现正弦内插利用曲线连接采样点，线性内插通过点与点之间的连接形成波形，大家可能会倾向于线性插值的原因形成了放大之后的锯齿状。需要注意的是：插值算法是在ADC采样时进行的，当采样停止后，示波器才会进行插值保持，插值保持下采样点之间会以阶梯的形式连接，因此示波器停止下的放大只是单纯的数字化放大，是示波器插值保持的结果，这与使用何种插值算法完全无关。

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