示波器基础系列之七 —— 关于示波器的RIS模式和Roll模式

2015-10-27 09:02:28来源: eefocus
一, RIS模式去年在介绍力科示波器家族时,我常说力科公司可以提供100MHz—100GHz的示波器,现在我介绍时会说力科公司可以提供60MHz—100GHz的示波器。我们的产品线在向低带宽示波器市场延伸,但同时我们保持了世界上最高带宽的示波器—100GHz的示波器。 T公司或A公司的示波器最高带宽才80GHz。 这时候很多工程师会瞪大眼睛: 这么高的带宽? 怎么采样?其实我们知道,100GHz的带宽的示波器是采样示波器,采样示波器的基本采样原理和我们今天要介绍的RIS模式下的采样原理类似。(关于采样示波器和实时示波器的区别我们另文介绍。)

RIS模式即随机内插采样模式(Random Interleaved Sampling Mode),我们的友商称之为ET模式。该模式下的基本原理如图一所示。它只能用于稳定触发的周期性重复性的波形。在RIS模式下,通过多次捕获的波形重组成一个完整的波形,为此,需要测量第一个采样点和触发点的时间,并以此为依据按等时间间隔的延迟产生下次捕获的下一组采样点。这样多次采样能使得等效的采样率增加,譬如利用500 MS/s 采样率的100 次单次采样,使用RIS,可以达到50 GS/s 的最大采样率,则采集得到的数据之间的定位间隔大约为20 ps。采集这些数据的间隔和满足时限的过程是随机的。ADC 采样之间的相对时间是变化的,事件触发提供了必要的偏差,由时基以很小的分辨率测量。示波器要求有多个触发来完成采样。触发的数量取决于采样率:采样率越高,就需要越多的触发。示波器将这些数据段进行内插,填充时间间隔,这些时间间隔是最大单次采样率的倍数,从而形成波形。但是,设备收集波形数据的实时间隔是非常长的,并且依赖于触发速率和所需要内插的总量。示波器具有每秒捕获大约40,000 个RIS 数据段的能力。

图一  RIS模式的工作原理  

启动RIS模式需要在TimeBase的菜单下选择RIS按钮。 在我们第一周发送的Howard的文章中,这位专家用到了RIS模式来做阶跃响应实验的。但在工程师的实践中用到这种模式的场合并不多,毕竟,周期性重复性的信号是不多的。关于RIS模式,其实看了上面的那张原理图就一目了然了,我能说得也不多。但我查找之前的文档,居然发现伟大的Peter为这个RIS模式写过很长的文章,请参阅:3011573727374.doc。   

二, Roll模式   

Roll(滚动)模 式主要用于低速信号。象电源多路输出的上电时序测量,电机转速的监控,光盘驱动的控制等都需要用到滚动模式。在该工作模式下,当采样率低于示波器显示的刷 新率时,我们将采样到的每一个采样点都显示到屏幕上,这就消除了在实时模式下波形刷新之间的死区时间。滚动模式下的显示就如皮带轮的移动,随着采样的进 行,采样点从左边逐渐移动到右边。有的示波器随着调节时基增加会自动进入滚动模式。但有些示波器的滚动模式不是自动选择的,每次要激活滚动模式时,必须设置好采样率和时基,从时基对话框中手动选择滚动模式。

 

图二  Roll模式的工作原理  

在Roll模式下的采样率会降低到最大10MS/s甚至更低。Roll模式下的最大采样率和示波器的存储深度有关,存储深度越高,最大采样率越大,但最大采样率只有10MS/s。 利用滚动模式无死区地观察长时间的波形变化轨迹,这种感觉其实很好的! 所以,虽然这种模式下的采样率之低使得看到的波形失真,但很多工程师为能看到这“大概”的过程也是满足的。有必要提醒的一点是,当您购买的示波器有足够的存储深度,譬如现在的WaveRunner Xi、WaveRunner MXi系列的标配有25MS,能在100MS/s的采样率下捕获到250ms的波形。250ms比绝大多数的电源软启动时间都长得多了,对有些很大功率的UPS,变频器产品也足够了。 重要的是,用单次触发方式看电源的软启动过程,不只是看直流的电压和电流,还可以不失真地观察到PWM信号的细节。

关键字:示波器  基础系列  RIS模式  Roll模式

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/1027/article_13696.html
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