如何善用與慎用示波器平均與高解析度模式？

作者: 李祈安 / 產品行銷部

數位示波器提供了許多擷取模式來滿足一般與特殊應用的需求，這些擷取模式包含了取樣模式(Sample)、平均模式(Average)、峰值檢測模式(Peck detect)模式等，而中、高階的數位示波器(例如固緯電子的GDS-3000A系列示波器)還會有高解析度模式(Hi-resolution mode)來解決平均模式的不足。

如何善用平均與高解析度擷取模式?

透過平均與高解析度模式可以消除隨機雜訊(Random Noise)並提高量測的解析度(一個奇數的量測結果與一個偶數的量測結果，平均後便可提高解析度)，所以當您面對以上兩種應用需求時可善用這兩個擷取模式。

然而，High resolution mode與Average mode 在使用上又有何不同呢?(請見以下取樣示意圖)

主要的差異是平均模式(Average mode)適用於連續、重複且穩定的信號，可選擇的平均次數來進行多次取樣平均，平均次數越多波形更新率越慢，從以上的限制條件得知，平均模式不適用於單擊(Single Shot)，因為只有一次沒有下一次可以用來平均；而高解析度模式(Hi-resolution mode)是在一個波形上進行平均，所以即使是單擊(Single Shot)或不穩定的信號依然可以進行平均。

由於類比數位轉換器(A/D)在示波器的中、低速時間檔位必須降速，否則僅轉換局部的波形記憶體就填滿了，峰值檢測模式(Peak Detect)與高解析度模式(Hi-resolution mode)是運用數位示波器在中、低速時間檔位降速的特性，在取樣區間中以不降速的取樣率來檢查峰值(保留最大或最小)或以不降速的取樣點來平均。

因此這兩個模式僅在中、低速時間檔位有效，大多數數位示波器在取樣率高於200MS/s以上時這兩個模式就會失效，所以必須慎用，另外如果您的測試報告如果就是要評估雜訊也千萬不要透過平均模式或高解析度模式來自欺欺人。

圖一：平均模式的演算方式示意圖

圖二：高解析度模式的演算方式示意圖

以下提供三種比較圖示參考：

1. 量測解析度比較: 在high resolution mode下，量測解析度會多小數點一位
   
   
   

   圖三：取樣模式(Sample mode)波形與量測結果

   
   
   
2. 波形沒有被觸發時的量測比較：如選擇到Average mode，波形將失真，量測結果將不具參考性
   
   
   

   圖四：高解析度模式(Hi-resolution mode) 波形與量測結果

   
   
   

   圖五：取樣模式(Sample mode)未滿足觸發條件，波形不穩定是正確的

   圖六：高解析度模式(Hi-resolution mode) 未滿足觸發條件，波形不穩定是正確的

   圖七：平均模式(Average mode) 未滿足觸發條件，平均不穩定的波形，出現錯誤的結果

   
   
   
3. 測試單擊雜訊Noise信號比較
   
   
   

   圖八：取樣模式(Sample mode)下單擊雜訊的波形

   圖九：高解析度模式(Hi-resolution mode)平均單擊雜訊的結果

   
   
   

Summary:

以上說明希望可讓使用者善用與慎用這些擷取模式來完成量測上的任務。

更多產品資訊:www.gwinstek.com/en-global/products/detail/GDS-3000A

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