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示波器的波形三维映射原理介绍

归档日期:06-03       文本归类:发射极点接      文章编辑:爱尚语录

  本文主要论述波形三维映射原理,结合ZDS示波器讲述灰度显示和色温显示的意义以及相应的功能,以帮助工程师加深对示波器波形显示的理解,在示波器后续的使用上更加的得心应手。

  波形数据的三维信息包括:时间,幅度和幅度命中次数。传统DSO对波形的处理过程中,通过波形的原始数据进行抽样提取一幅波形所需要的数据进行绘制,这样抽样显示就只有时间和幅度信息。而在现代DSO中,可将一次触发后采集到的所有数据展现在屏幕上,并通过三维映射灰度图来体现时间,幅度以及波形数据在每一个幅度上命中次数。例如一次触发采样有14000个采样点,DSO屏幕水平方向上有700个像素点,那么在传统的DSO中只需要在14000个采样点中,每隔200个样点抽取1个,共抽取700个像素点来表现波形的整体概貌。而进行波形三维映射时,这200个样点将全部压缩在一个时间点上,并根据不同的幅度值映射到三维数据库中。

  如图1所示,三维波形数据库可以看作是一个m×k的二维矩阵,m表示DSO屏幕的垂直分辨率(幅度),k表示DSO的水平分辨率(时间),而矩阵中元素amk表示幅度命中次数,如图2所示。

  为了将三维波形数据库中的信息转换为方便用户观察的显示画面,需要将幅度命中次数转换为波形灰度或颜色等级,所以波形三维映射模型实质上是一种三维波形成像技术。它直接将每次采集到得数据映射到三维数据库(灰度图),然后将灰度图以人眼可以接受的速率传送到屏幕上显示。

  图3左侧是8次采样并叠加后的三维波形数据库实例,右侧是转换后的波形显示。从中可以看出,每一列元素的和等于采样次数8,每个元素的值大小代表了该采样点在8次采样中的命中次数。在通过表 1的颜色查找表将命中次数值与颜色对应起来时,命中次数信息就转换成了颜色信息。

  通过上面的原理介绍,我们就可以知道,示波器中每一屏的波形其实是由若干帧采样波形叠加而成的。在正常显示模式下,示波器用灰度大小表示波形出现的概率,波形出现的概率越大,波形的颜色就越亮,波形出现的概率越小,波形的颜色就越暗,如下图4所示:

  除此之外,为了方便用户更清除的观察波形出现的概率大小,ZDS系列示波器还配备了色温显示功能。在色温显示模式下,通过波形的色温的冷暖来反映波形出现的概率的大小,出现频率低的波形用冷色显示,出现频率高的波形用暖色显示,如下图5所示:

  ZDS4000示波器拥有丰富的触发方式,可以针对不同的场景进行触发。通过了解示波器的波形三维映射原理,结合到ZDS示波器讲述了灰度显示和色温显示的含义,可以帮助工程师加深对示波器波形显示的理解。

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