示波器存储长度与显示

Peak Detect vs. Long Record Length

Alvis Chen, 陳建銘E-mail : rd802@

Peak Detect: 以最高速取樣，留下最大及最小值的資料

Long Record Length: 記憶體長度的限制下的最高的取樣率，記錄所有的資料

GDS-series 數位示波器在信號的擷取（Acquire）上，有三個模式：「取樣

模式（Sample）」、「峰值偵測（Peak-Detect）」以及「平均模式（Average）」，

這三種模式都是針對不同的信號有不同的適用情形，使用正確的擷取模式，對量

測的正確性來說，是非常重要的。

若信號是屬於狹窄的脈衝信號（Pulse）時，使用者應使用「峰值偵測

（Peak-Detect）」或「長記憶體模式（Long Record Length）」來擷取信號。

我

們以GDS-820S，PC 軟體FreeView 及下面的信號做為例子：

Example 1:

真實輸入信號如下：（Figure 1）

Frequency: 12 KHz

Pulse width: 100ns

其中的Pulse 信號我們展開來看，如下圖Figure 2

Figure 2. Pulse 的波型

脈波寬度只有100ns 來看，所需取樣率至少要為100ns 倒數的2 倍以上才行，也就是至少要是(1/100ns)*2=20MS/s 的取樣率才行。

若使用「取樣模式（Sample）」且Memory Length 只有500 點，在100us/div 水平檔位下，其取樣率只有250KS/s，因此，我們會如下圖(Figure 3)看到不穩定的脈波，原因就是取樣率不足。

Figure 3. 不穩定的Pulse

取樣率被限制的原因，是因為記憶體長度不足（愈高的取樣率，在單位時間

所需的記憶體就愈高）。因此，GDS 系列特有的長記憶體功能在此就可以有大的

效果。我們將Menu 列下方（F5）的”Mem Leng”提高，由原來的500 點，提高到125000 點，這就開啟了「長記憶體模式（Long Record Length）」來擷取信

號，我們可以由下圖（Figure 4）看到取樣率由原本的250KS/s 提高到了

50MS/s，足足提升了200 倍之多，同時，也觀察到了正確的波型。

Figure 4 使用長記憶模式觀察到的波型

因為Long Record Length mode 不但將取樣率提高，也同時記錄所有點下來，因此可同時觀察長時間的波形（看到多個脈波，如Figure 4），在波型擷取

Stop 後，又可展開來觀察脈衝波型的細節部份，如下圖所示（Figure 5）。

Figure 5 我們將波型Stop 後展開，可看到較接近原始波型的方波

由另一個角度來想，這種脈衝（Pulse）波形，我們也應該可以用「峰值偵

測（Peak-Detect）」來觀察。如下圖Figure 6，我們用開啟Peak-Detect 功能（F2），可看到如同開啟長記憶體功能一樣，可看到完整的Pulse。

Figure 6. 使用峰值偵測來觀察波型

但不同於長記憶體功能的是，當我們將波形Stop 下來後再展開，我們卻發

現波形變形了，變成像三角波一樣的波形（Figure 7）。主要的差別在於，「峰值

偵測」只記錄最大最小的值，並沒有像「長記憶體模式」將所有的點記錄起來。

因此展開觀察時只能看到大約的波型。

Figure 7 我們將波型Stop 後展開，方波已經變形了

由上述兩個功能看來，或「長記憶體模式」似乎比「峰值偵測」好，又能抓

到Peak，又能抓到完整波形。但事實並非如此，我們另一個實際的例子來看：Example 2:

現有一客戶欲用一光偶合開關量測馬達轉速，其待測馬達轉速為

12000rpm（每分12000 轉，每秒200 轉），每經過光偶合開關就會產生一個如上例的100ns 的快速脈衝（Pulse）。

由上述所述，其例2 的波形的頻率應為200Hz（例1 個波形頻率是12kHz），但是脈波寬度仍是100ns 不變。若此使用「長記憶體模式」且想看到和前但一樣多的波型（10~11 個Pulse），則水平檔位要由原本例1 的100us/div 再降為5ms/div，此時，即使將「長記憶體模式」提高到125000 時，取樣率也只能提高到到1MS/s，其結果會如下圖Figure 8 所示，仍然無法穩定抓到100ns 寬度的波型（還記得之前算的，100ns 的Pulse，取樣率至少要20MS/s 才行）。

Figure .8 使用「長記憶體模式」仍無法看到穩定波形

但是若使用「峰值偵測」功能，由於此時的取樣率不受記憶體長度限制，仍是以最高速取樣，因此還是可以觀察到如下圖（Figure 9）的穩定的脈波。

Figure 9. 使用峰值偵測來觀察波型

由上述的兩個例子告訴我們，對於低週期（如例1、例2 的頻率各是12KHz

/ 200Hz），但含有高速脈衝信號（100ns）的訊號，只用一般的取樣模式是不

夠

的。正確的使用GDS 系列示波器特有的「峰值偵測（Peak-Detect）」或「長

記

憶體模式（Long Record Length）」功能，才能得到完整的波形。

__