----------------------------------------------------------------------------------------------------

Смотрите также:

Осциллографы. Основные принципы измерений. Часть 1

Осциллографы. Основные принципы измерений. Часть 3

----------------------------------------------------------------------------------------------------

Когда вы подключаете пробник осциллографа к цепи, напряжение сигнала подаётся через него к системе вертикальной развёртки. На рис. 13 (см. выпуск журнала №1) проиллюстрировано каким образом аналоговый осциллограф выводит на экран изображение измеренного сигнала. В зависимости от того, как вы настроили вертикальную шкалу (кнопка управления вольт/деление), аттенюатор понижает напряжение
сигнала, в то время как усилитель повышает это же напряжение. Далее, сигнал подаётся на вертикальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки (CRT). Напряжение, поданное на эти пластины, генерирует светящуюся точку, движущуюся по экрану. Эта светящаяся точка создаётся электронным лучом, соприкасающимся с люминесцентным фосфором внутри CRT. Позитивное значение напряжения заставляет точку перемещаться вверх, в то время как негативное значение - вниз. Затем сигнал перемещается в систему захвата (триггер) для запуска или инициации горизонтальной развёртки. Горизонтальная развёртка относится к функции т.н. горизонтальной системы, вызывающей светящуюся точку, перемещающуюся по экрану. Инициация горизонтальной системы приводит к возникновению горизонтальной шкалы (оси) времени для перемещения этой светящейся точки вдоль экрана слева направо в пределах определённого временного интервала. Большое количество развёрток в быстрой последовательности превращают единичную светящуюся точку в сплошную линию. При больших скоростях эта точка может перемещаться по экрану до 500 000
раз в секунду.
Всё вместе взятое: функция горизонтальной развёртки и вертикальное отклонение создают графическое изображение сигнала на экране осциллографа. Триггер необходим для стабилизации повторяющегося сигнала - он гарантирует, что развёртка начинается в одной и той же точке этого сигнала, что в итоге приводит к появлению чёткой и ясной картинки, как это показано на рис. 14. Кроме того, аналоговые осциллографы имеют кнопки управления фокусировки и интенсивности, которые, при надлежащей регулировке, создают общее отчётливое изображение различных форм сигнала на экране прибора.
Инженеры часто предпочитают использовать именно аналоговые осциллографы, когда для них очень важно увидеть быстро изменяющиеся сигналы в реальном времени, т.е. именно в те самые моменты, когда эти процессы происходят. Дисплей аналогового осциллографа, основанный на химическом фосфоре, обладает характеристикой, известной как "ранжировка по интенсивности", делающей сигнал
ярче в тех точках, где его характеристики (свойства) проявляются наиболее чаще. Ранжировка по интенсивности облегчает задачу распознавания всех подробностей сигнала через простой просмотр уровней его интенсивности на различных участках.

Рисунок 14. Триггер стабилизирует повторяющиеся формы сигналов, тем самым создавая их чёткое изображение

Цифровые осциллографы

В противоположность аналоговым моделям, цифровые осциллографы задействуют аналого-цифровой преобразователь (ADC) для конвертации измеряемого напряжения в цифровой вид. ADC захватывает формы сигналов на основе т.н. выборок с последующим их сохранением в памяти до необходимого количества чтобы, в итоге, построить форму измеряемого сигнала. В последующем, цифровые осциллографы "собирают" полученную информацию на своём экране (см. рис. 15).
Цифровые осциллографы могут быть классифицированы на цифровые запоминающие осциллографы
(DSO), цифровые люминесцентные (DPO) и дискретизирующие. Цифровая технология изначально содержит в себе возможности для такого прибора как осциллограф охватывать любой частотный диапазон и представлять информацию в чётком, ясном и стабильном виде. Для повторяющихся сигналов, полоса пропускания представляет собой функцию аналоговой полосы частот, что касается
входного каскада прибора, обычно известного как точка -3dB. Для однократных и т.н. промежуточных событий, таких как импульсы или ступени, полоса пропускания может быть ограничена частотой выборки осциллографа. В разделах Частота выборки и Условия определённого функционирования эти вопросы будут обсуждаться более подробно.

Рисунок 15. Технологии обработки параметров сигналов и их отображение на экранах аналогового и цифрового осциллографов

Рисунок 16. Архитектура последовательной обработки входных параметров цифровым запоминающим осциллографом (DSO)

Цифровые запоминающие осциллографы

Обычный цифровой осциллограф позиционируется как цифровой запоминающий осциллограф (DSO).
Дисплей такого прибора больше относится к экрану растрового типа, чем на те, что используют люминесцентный фосфор.
DSO позволяют инженерам захватывать и просматривать события, случающиеся однократно - известные как переходные. Поскольку информация о формах сигналов существует в цифровом формате в виде последовательРисунок 16. Архитектура последовательной обработки входных параметров ности сохранённых бинарных значений, то эти значения могут быть легко анализируемы, архивируемы, распечатаны, либо обработаны каким-либо иным способом, как самим осциллографом, так и любым другим периферийным компьютерным устройством. В этом случае для формы сигнала нет необходимости быть непрерывной; сигнал может быть отображён на экране прибора даже тогда, когда сам он уже давно исчез. В отличие от аналоговых моделей, цифровые запоминающие осциллографы обеспечивают постоянное сохранение в памяти захваченной информации, полномасштабную обработку параметров и их анализ. Однако у DSO отсутствует функция классификации по интенсивности в реальном времени, поэтому у этих осциллографов нет способности наглядно представлять изменяющиеся уровни интенсивности "живых" сигналов. Некоторые из подсистем, входящих в состав DSO, схожи с теми, что и в аналоговых осциллографах. Однако цифровые модели обладают дополнительными подсистемами обработки данных, задействуемые для сбора и отображения на
экране всех параметров, присущими той или иной форме сигнала. DSO применяет архитектуру последовательной обработки информации для захвата и выведения на экран деталей исследуемых импульсов, так, как это представлено на рис. 16. Описание этой технологии - в следующем абзаце.

Рисунок 17. Пример функционирования осциллографа DPO4054B Tektronix в режиме высокоскоростного захвата непериодических событий одновременно по нескольким каналам, тем самым, повышая вероятность захвата быстротечных переходных характеристик высокочастотных сигналов

Архитектура последовательной обработки

Идентично с аналоговыми осциллографами, первой (входной) ступенью DSO является вертикальный усилитель. Органы управления вертикальной развёрткой позволяют регулировать амплитуду и позиционировать измеряемый диапазон на этой ступени. Далее, аналого-цифровой преобразователь (ADC) в системе горизонтальной развёртки осуществляет выборку сигнала на уровне дискретных точек в установленном временном интервале и конвертирует напряжение исследуемого сигнала в этих точках в цифровые значения, называемые элементами выборки. Весь этот процесс величается оцифровкой сигнала. Схема стробирования системы горизонтальной развёртки устанавливает частоту проведения выборки ADC. Получаемая величина имеет название частота выборки и измеряется в Выборка/секунду (samples per second).
Элементы выборки, полученные от ADC, сохраняются в оперативной памяти прибора в качестве элементов формы сигналов.
Некоторое количество элементов выборки могут составить один элемент формы сигнала.
Взятые вместе элементы формы сигнала составляют один регистр формы сигнала. Используемое количество элементов формы сигналов, необходимое для создания регистра формы сигнала называется длина записи.
Система запуска осциллографа (триггер) определяет точки пуска и остановки процесса записи. Тракт сигнала цифровых осциллографов включает в себя микропроцессор, через который проходит измеряемый сигнал на пути к дисплею. Микропроцессор обрабатывает сигнал, координирует активность дисплея, управляет системами контроля передней панели прибора и многое иное. Затем сигнал проходит через память дисплея, после чего высвечивается на нём в готовом виде. В зависимости от производительности осциллографа, может присутствовать дополнительная обработка элементов выборки, что значительно повышает полноту отображения информации на дисплее. Режим предварительного запуска (pretrigger) также может присутствовать, что позволяет просматривать события непосредственно перед срабатываем триггера.
Большинство из современных цифровых осциллографов обладает широким набором режимов автоматического измерения параметров, что в целом, упрощает процедуру исследования комплексных сигналов.
DSO обеспечивает высокую производительность в рамках однотактного, многоканального инструмента (см. рис. 17).
Осциллографы DSO идеальны для исследований однотактных импульсов, имеющих высокую скорость и низкую частоту повторения. В реальном мире цифровых разработок, инженеры обычно анализируют от четырёх и более сигналов одновременно, тем самым, DSO становится для них приоритетным
прибором.

Рисунок 18. Архитектура параллельной обработки сигналов в цифровом люминесцентном осциллографе

Цифровые люминесцентные осциллографы

Этот тип осциллографов (DPO) привносит новый подход к архитектуре обработки параметров, позволяющей осуществлять уникальный режим захвата данных и точно воспроизводить их на экране. В то время, как DSO применяет технологию последовательной обработки сигналов для их захвата, отображения и анализа, DPO используют архитектуру параллельной обработки для выполнения тех же задач (см. рис. 18). Архитектура DPO обладает выделенными ASIC (специализированная интегральная микросхема) для захвата картинок форм сигналов с чрезвычайно высокой скоростью, что, в итоге,
приводит к высокому качеству визуализации всей информации на экране прибора. Такой режим значительно повышает вероятность улавливания быстротекущих переходных событий, случающихся в цифровых системах, как например, импульсы с очень маленькой амплитудой, глитчи и различные промежуточные процессы. Описание архитектуры параллельной обработки сигналов приводится ниже.

Архитектура параллельной обработки

Первая (входная) ступень DPO схожа с аналоговым осциллографом: усилитель по вертикали, вторая ступень схожа с DSO, т.е. наличие ADC. Тем не менее, DPO значительно отличается о своих цифровых предшественников, у которых сразу же с ледует аналогоцифровое преобразование. Для любого типа осциллографа, будь то аналоговый, DSO или DPO, всегда имеет место некоторое время задержки, в течение которого прибор обрабатывает только что захваченные данные, восстанавливает систему и ожидает момента следующего запуска (событие триггера). В течение всего этого времени, осциллограф остаётся "слепым" на любую активность сигналов. Вероятность увидеть редко случающиеся события с низкой повторяемостью понижается пропорционально увеличению времени задержки.
Необходимо отметить, что невозможно определить вероятность захвата того или иного события с расчётом на то, как часто происходит обновление информации на экране. Если рассчитывать исключительно на эту характеристику осциллографа, то легко ошибиться, полагая, что прибор захватывает все текущие данные о форме сигнала, хотя фактически это не так.
Как уже упоминалось, цифровые запоминающие осциллографы обрабатывают захваченные импульсы последовательно. В этом процессе скорость работы микропроцессора являет собой "бутылочное горлышко", поскольку от этой характеристики зависит частота захвата форм сигналов.
DPO переводит в растровый формат оцифрованные данные форм сигналов в базу данных цифрового фосфора. Каждую 1/30-ую секунды - частота восприятия информации человеческим глазом: картинка от каждого изображения, ранее сохранённая в базе данных, переносится напрямую в систему воспроизведения (дисплей). Такой процесс прямой растеризации форм сигналов и непосредственное копирование в память дисплея из базы данных, устраняет упоминавшееся "бутылочное горлышко",
связанное с обработкой данных, что присуще любым другим конструктивам осциллографов. Как результат возможность лицезреть на экране "живые" сигналы. Все их подробности, переходные события, динамические характеристики - всё захватывается в режиме реального времени. Микропроцессор DPO функционирует параллельно с интегрированной системой
захвата, что необходимо для управления воспроизведением информации, автоматизации процессов измерений и общим управлением прибора, таким образом, что всё это никоим образом не влияет на частоту захвата происходящих событий. DPO добросовестно "применяет в своей практике" лучшие атрибуты, присущие только своим аналоговым собратьям, отображая сигнал в трёх размерениях: время, амплитуда и распределение амплитуды во времени, и всё это происходит в реальном
времени. Тем не менее, в противоположность технологии аналоговых осциллографов, использующих свойства химического фосфора, DPO задействует технологию электронного цифрового фосфора, что на самом деле представляет собой непрерывно обновляющуюся базу данных. Эта база данных имеет отдельную "ячейку" информации для каждого пикселя дисплея прибора.
Каждый раз, когда происходит захват формы сигнала, другими словами, каждый раз, когда происходит событие триггера,
то это отображается в ячейках базы данных цифрового фосфора. Каждая ячейка, представляющая текущее состояние экрана с формой сигнала на нём, подкрепляется информацией по интенсивности этого сигнала, в то время как на других ячейках этого не происходит. Таким образом, информация по интенсивности выстраивается в тех ячейках, через которые чаще всего проходит сигнал. Когда база данных цифрового фосфора подаётся на дисплей осциллографа, то этот дисплей воспроизводит наиболее интенсивные области форм сигналов в пропорциональности их частоте появления в каждой
точке - практически очень схоже с ранее описанным процессом ранжировки по интенсивности у аналоговых осциллографов,
т.е. наблюдается характеристика, присущая только этому виду приборов. Точно также DPO даёт возможность воспроизведения изменяющейся, частотно-варьируемой информации в виде контрастных цветовых гамм, но эта функция уже отсутствует у аналоговых моделей. При помощи DPO легко увидеть разницу между сигналами, имеющими место при каждом запуске (триггере) и сигналами, случающимися, скажем, при каждом 100-ом триггере.

Цифровые люминесцентные осциллографы разрушают барьеры между аналоговыми и цифровыми моделями этого вида приборов. При помощи DPO одинаково возможно исследовать высокочастотные и низкочастотные импульсы, сигналы с повторяющимися формами, различные переходные процессы и вариации сигналов в реальном времени. Только DPO обладают осью Z (представление интенсивности при отображении на дисплее), что отсутствует у их собратьев - цифровых запоминающих осциллографов. DPO - идеальный инструмент для тех, кто выполняет цифровые разработки общего характера, а также для отладки различного электронного оборудования (см. рис. 19). DPO - образцовый прибор для тестирования телекоммуникационных сигналов по маске, разработки проектов с часто повторяющимися переходными событиями и применений, где требуется синхронизация по времени.

Рисунок 19. Некоторые DPO способны захватывать миллионы форм сигналов в течение секунд, что чрезвычайно повышает вероятность захвата переходных характеристик и трудноуловимых событий, всё то, что характеризует динамическое поведение сигналов

Рисунок 20. Архитектура цифрового дискретизирующего осциллографа

Цифровые дискретизирующие осциллографы

При измерениях высокочастотных сигналов, осциллограф может оказаться неспособным захватить
достаточное количество выборок за одну развёртку. В этом случае цифровой дискретизирующий осциллограф представляет собой идеальный инструмент для захвата с высокой точностью сигналов, чьи частотные составляющие значительно выше скорости выборки прибора. Такого рода осциллографы способны анализировать сигналы, по своим значениям превышающие характеристики любого иной модели. Дискретизирующие осциллографы могут иметь ширину полосы пропускания и высокоскоростную синхронизацию в десять раз выше, чем любой иной прибор, предназначенный для
измерений периодических сигналов. Последовательные, в эквивалентном масштабе времени дискретизирующие осциллографы обладают характеристикой полосы частот в 50 ГГц.
В противоположность архитектурам цифровых запоминающих и цифровых люминесцентных осциллографов, архитектура цифрового дискретизирующего осциллографа меняет местами положение аттенюатора/усилителя и дискретизирующего моста, как это представлено на рис. 20. Входной сигнал проходит процедуру выборки, перед тем как задействуется какой-либо аттенюатор или режим усиления. Затем, после дискретизирующего моста может быть использован низкочастотный усилитель, поскольку сам сигнал уже был конвертирован на низкую частоту посредством дискретизирующего шлюза, что превращает измерительный инструмент в высокочастотное устройство с чрезвычайно высокими характеристиками. Однако, компромиссом этому является то, что динамический диапазон таких осциллографов лимитирован. Поскольку перед входом дискретизирующего шлюза отсутствует аттенюатор/усилитель, то отсутствует и возможность соответствующих измерений входных сигналов. Дискретизирующий мост должен обладать способностью обработки всего динамического диапазона входного сигнала в любое время. Поэтому эта характеристика у большинства дискретизирующих осциллографов ограничена до значения примерно 1V между пиковых значений. С другой стороны,
цифровые запоминающие и люминесцентные модели обладают значением от 50 до 100 V.
Помимо всего прочего, защитные диоды не могут быть помещены перед дискретизирующим мостом, поскольку это ограничит полосу пропускания. Всё это ограничивает напряжение безопасного входа такой модели осциллографа до 3V, что является очевидным недостатком, если сравнивать с величиной 500V, присутствующей у других моделей.

Рисунок 21. Область рефлектометрии (TDR), представленная на дисплее цифрового дискретизирующего осциллографа TDS8000 с модулем выборки 80E04 с частотной характеристикой в 20 ГГц

Системы и органы управления осциллографа

Обычный осциллограф состоит из 4-х различных систем - вертикальной системы, горизонтальной системы, системы запуска (триггер) и система отображения информации (дисплей). Понимание каждой из этих систем позволяет эффективно использовать прибор для решения специфических измерительных задач. Необходимо помнить, что каждая система вносит свой вклад в способность осциллографа точно восстанавливать формы сигналов.
Настоящий раздел приводит информацию об основных системах и органах управления, присутствующих на аналоговых и цифровых осциллографах. Некоторые органы управления аналоговых и цифровых моделей имеют различия, вполне вероятно, что именно ваш осциллограф обладает
средствами контроля, здесь не описываемыми.
Передняя панель осциллографа разделена на три основные секции, промаркированные как вертикальная, горизонтальная и триггер. Ваш осциллограф может иметь иные секции, в зависимости от модели и типа прибора - аналоговый или цифровой - как это представлено на рис. 22. Попробуйте, после того, как прочтёте этот раздел, адаптировать расположение этих органов управления к своему
собственному прибору. Для того чтобы приступить к измерениям входного сигнала, на осциллографе необходимо выставить три основные настройки:

Затухание или усиление сигнала.
Используйте клавишу "вольт/деление" для регулировки амплитуды сигнала к требуемому диапазону измерений;
Временная ось. Используйте клавишу sec/div для выставления количества времени на деление,
представленном на экране прибора в виде горизонтальной оси;
Система запуска. Установите уровень триггера для стабилизации повторяющегося сигнала или на захват выбранного одиночного события.

Рисунок 22. Органы управления осциллографом, расположенные на передней панели

Вертикальная система и органы управления

Органы вертикального управления могут быть использованы для вертикального позиционирования и
масштабирования форм импульсов. Вертикальный контроль также может быть задействован для настройки входной муфты и иных средств формирования сигнала, которые описываются далее в этом разделе.

Обычные средства вертикального управления включают в себя:

Оконечная нагрузка (1M Ohm, 50 Ohm)

Соединение (AC, DC, GND) Предел по полосе пропускания (20MHz, 250MHz, полная)

Позиционирование

Смещение

Инвертирование - вкл/выкл

Шкала 1-2-5 переменная

Масштабирование

Позиционирование и шкала "Вольты на Деление"

Органы управления вертикального позиционирования позволяют перемещать форму сигнала вверх и вниз именно в то место, где это требуется. Установка "вольты на деление" (обычно обозначаемая как volts/div) изменяет размер формы сигнала на экране прибора. Хороший осциллограф способен
точно отображать уровни сигнала в диапазоне от 4 милливольт до 40 вольт. Установка Volts/div является фактором масштабирования. Если эта установка имеет значение 5 вольт и каждое из восьми вертикальных делений представляет собой это значение, то соответственно весь экран имеет величину в 40 вольт, снизу до верху, это исходя из предположения, что экран осциллографа разделён на
восемь основных секторов. В случае если установка составляет 0.5 volts/div, то экран может отображать
4 вольта по всей ширине и т.д. Максимальное напряжение, которое можно отобразить на экране, равно
установке volts/div умноженное на количество вертикальных секторов. Необходимо учитывать, что используемые пробники с коэффициентами 1Х и 10Х также влияют на фактор масштабирования. В этом случае необходимо разделить шкалу volts/div на коэффициент затухания пробника, при условии если эту операцию сам осциллограф не выполняет. Очень часто шкала volts/div имеет либо переменный коэффициент усиления, либо фиксированный точный для масштабирования отображённого сигнала на определённом количестве делений. Этот орган управления применяется при измерениях величин фронта нарастания импульса.

Рисунок 23. Режимы входных соединений по переменному (AC) и постоянному
(DC) токам (Режим DC синусоиды Vp-p с компонентом 2 V DC; Режим AC с
тем самым сигналом)

Режимы входных соединений

Термин "связь (соединение)" относится к методу состыковки электрического сигнала между двумя электрическими цепями. В нашем случае, режим входного соединения представляет собой состыковку тестируемой цепи с осциллографом. Соединение может быть выставлено на DC и AC или на заземление. Соединение DC указывает на всё, что относится к входному сигналу. Соединение AC блокирует DC компоненты сигнала, таким образом, что можно увидеть форму сигнала, отцентрированную относительно величины ноль вольт. На рис. 23 продемонстрирована эта разница. Режим соединения AC пригоден тогда, когда весь сигнал целиком (переменный ток + постоянный ток) слишком велик для установки volts/div. Установка на заземление отстыковывает входной сигнал от вертикальной системы, что позволяет видеть где реальная величина ноль вольт располагается на экране. С заземлённым входным соединением и режимов авто захвата, на дисплее можно видеть горизонтальную линию, представляющую собой ноль вольт. Переключение от DC до заземления и обратно является удобным способом измерений уровней напряжения сигнала относительно грунта.

Ограничение по полосе пропускания

Большинство осциллографов имеют цепь, ограничивающую полосу пропускания прибора. Ограничивая полосу пропускания, становится возможным понизить уровни шумов, периодически появляющихся на форме измеряемого сигнала, что приводит к более чистому его представлению. Необходимо помнить, что при устранении шумов возникает обратный эффект, когда ограничения на полосе пропускания в
свою очередь могут понизить либо вообще устранить отображение на дисплее высокочастотной составляющей.

Режимы воспроизведения: Альтернативный и Прерывистый

Различные каналы на аналоговых осциллографах воспроизводятся с применением либо Альтернативного, либо Прерывистого режимов.
Примечание:
Большинство цифровых осциллографов способны воспроизводить различные каналы одновременно без необходимости задействования какоголибо из упомянутых выше режимов.

Альтернативный режим вычерчивает каждый канал альтернативно - осциллограф завершает одну развёртку на канале 1, затем другую на канале 2, затем следующую на канале 1 и т.д. Этот режим применяется для измерения сигналов со средними и высокими скоростями, когда установка sec/div выставлена на 0.5 сек или быстрее.
Прерывистый режим заставляет осциллограф вычерчивать лишь малые части каждого сигнала через переключение "вперёд-назад" между ними. Скорость переключения слишком высока, чтобы её заметить, таким образом, форма сигнала выглядит цельной. Обычно этот режим применяется для
измерения сигналов с малыми скоростями, требующими скорости развёртки в 1 мс на деление или меньше. На рис. 24 показана разница между этими двумя режимами. Всегда полезно просматривать измеряемые сигналы с двух сторон, чтобы убедиться в том, что выбранный конкретный режим просмотра наилучший.

Горизонтальная система и органы управления

Горизонтальная система осциллографа в основном ассоциируется с захватом входного сигнала, частота выборки и длина записи представляют собой основные параметры. Горизонтальные органы управления применяются для позиционирования и масштабирования форм сигналов по горизонтали.
Обычные органы управления горизонтальной развёртки включают в себя:
Фидер;
Задержка;
XY Шкала (1-2-5 изменяемая);
Разделение трассировок;
Длина записи;
Разрешение;
Частота выборки;
Положение триггера;
Масштабирование.

Органы управления захватом

Цифровые осциллографы имеют специализированнее настройки, позволяющие управлять системой захвата и её обработкой сигнала. В процессе ознакомления с этим разделом, вы также можете просмотреть все опции режима захвата своего осциллографа. На рис. 25 проиллюстрирован пример меню захвата.

Рисунок 24. Режимы вычерчивания множества каналов Альтернативный Режим: Канал 1 и канал 2 представленные альтернативно Канал вычерченный первый Канал вычерченный вторым Прерывистый режим: Сегменты Канала 1 и Канала 2 представленные альтернативно

Режимы захвата

Режимы захвата контролируют, каким образом точки форм сигналов продуцируются из точек выборки. Точки выборки представляют собой цифровые значения, напрямую извлечённые из аналого-цифрового преобразователя (АЦП). Интервал выборки относится к времени между точками выборки. Точки форм сигнала представляют собой цифровые значения, сохраняемые в памяти и отображаемые на экране осциллографа для конструирования формы сигнала. Разница между временными значениями точками форм сигнала относится к термину интервал формы сигнала. Интервал выборки и интервал формы сигнала могут быть, а могут и не быть одинаковыми. Этот факт приводит к существованию нескольких различных режимов захвата, когда одна точка формы сигнала состоит из нескольких последовательно захваченных точек выборки. Кроме того, точки формы сигнала могут быть созданы из композиции точек выборки, взятых при различных режимах захвата. Описание наиболее часто применяемых режимов захвата следует далее.

Рисунок 25. Пример меню захвата

Типы режимов захвата

Режим выборки
Это простейший режим захвата. Осциллограф создаёт точку формы сигнала посредством сохранения одной точки выборки в течение каждого интервала формы сигнала. Режим пикового детектора
Осциллограф сохраняет минимальные и максимальные значения точек выборки, взятые в течение двух интервалов форм сигнала с последующим использованием этих выборок в качестве двух соотносящихся между собой точек. Цифровые осциллографы с режимом пикового детектора задействуют АЦП на высоких скоростях частоты выборки при очень низких (медленных) установках временной шкалы (медленные значения этой шкалы означают длительные интервалы формы сигнала), таким образом, становится возможным захватывать быстрые события (изменения), которые происходят между точками форм сигнала, как это сложно было бы сделать при режиме выборки (см. рис. 26). Режим пикового детектора особенно эффективен при просмотре узких импульсов, расположенных по времени на большом расстоянии друг от друга (рис. 27).

Режим огибания
Это режим имеет общие черты с режимом пикового детектора. Однако, в режиме огибания минимальные и максимальные точки формы сигнала, взятые от различных режимов захвата,
комбинируются для создания формы сигнала, представляющей кумулятивные значения мин/максимума по времени. Режим пикового детектора обычно используется для захвата данных, с последующим их использованием при создании формы огибающей.

Режим усреднения
В режиме усреднения осциллограф сохраняет одну точку выборки в течение каждого интервала формы
сигнала, так как это происходит при описанном выше режиме выборки. Однако, затем, взятые из последовательности выборок, точки формы сигнала усредняются, тем самым, формируя окончательную форму исследуемого импульса. Режим усреднения понижает влияние шумовых помех без потерь в полосе пропускания прибора, но при этом этот режим может быть задействован только при тестировании периодических сигналов.

Рисунок 26. Частота выборки варьируется в зависимости от установок оси времени - чем на меньшую величину выставлена эта шкала, тем медленнее частота выборки. Некоторые цифровые осциллографы имеют режим пикового детектора для захвата быстрых переходных процессов при низкой скорости развёртки. Точка выборки, отображённая на экране цифрового запоминающего осциллографа. Трудно улавливаемый глитч ( сбой).

Запуск и остановка системы захвата

Одним из важнейших преимуществ цифровых осциллографов является их способность сохранять
формы сигналов для последующего просмотра. С этой целью на передней панели приборов обычно присутствуют одна или несколько управляющих клавиш, позволяющих запускать и останавливать систему захвата, таким образом, пользователь обретает возможность анализировать импульсы по своему усмотрению. Кроме того, возможно чтобы осциллограф автоматически останавливал режим
захвата после того, как завершился один из периодов этого процесса или же после того, как один комплект зарегистрированных данных был преобразован в форму огибающей или усреднённой формы волны. Такая функция осциллографов обычно называется однократной развёрткой или единичной последовательностью. Функции управления этим режимом обычно присутствуют либо с иными режимами выборки, либо с управлениями настроек триггера.

Рисунок 27. Режим пикового детектора задействует осциллографы серии TDS7000 на захват различных переходных аномалий при значениях ниже 100 ps

Дискретизация

Дискретизацией (выборкой) называется процесс конвертации комплекта данных по входному сигналу в определённое количество дискретных электрических значений для целей хранения, обработки и/или воспроизведения. Величина каждой дискретной точки эквивалентна амплитуде входного сигнала в данный конкретный момент времени, когда сигнал был подвергнут дискретизации. Дискретизация похожа на процесс производства снимков. Каждый такой снимок соответствует специфической
временной точке на форме сигнала. В последующем все эти снимки могут быть расставлены в соответствующем порядке по времени, таким образом, что в итоге получается реконструированный входной сигнал.
В цифровых осциллографах массив элементов выборки реконструируется на дисплее с измеренной амплитудой по вертикальной оси и временными значениями по горизонтальной оси, как это проиллюстрировано на рис. 28. Форма входного сигнала на этом рисунке состоит из серии точек, перенесённых на экран. Если эти точки значительно отдалены друг от друга и, взятые все вместе, не могут быть истолкованы как форма волны, то они (точки) могут быть соединены друг с другом через процесс, называемый интерполяция. Режим интерполяции соединяет точки линиями или векторами. Существует множество методик интерполяции, которые используются в различных случаях для
точного воспроизведения непрерывной формы входного сигнала.

Рисунок 28. Форма входного сигнала состоит из серии точек, перенесённых на экран