示波器基礎系列之七 —— 關於示波器的RIS模式和Roll模式

一， RIS模式去年在介紹力科示波器家族時,我常說力科公司可以提供100MHz—100GHz的示波器，現在我介紹時會說力科公司可以提供60MHz—100GHz的示波器。我們的產品線在向低帶寬示波器市場延伸，但同時我們保持了世界上最高帶寬的示波器—100GHz的示波器。 T公司或A公司的示波器最高帶寬才80GHz。 這時候很多工程師會瞪大眼睛: 這麼高的帶寬？ 怎麼採樣？其實我們知道，100GHz的帶寬的示波器是採樣示波器，採樣示波器的基本採樣原理和我們今天要介紹的RIS模式下的採樣原理類似。（關於採樣示波器和實時示波器的區別我們另文介紹。）

RIS模式即隨機內插採樣模式(Random Interleaved Sampling Mode)，我們的友商稱之為ET模式。該模式下的基本原理如圖一所示。它只能用於穩定觸發的周期性重複性的波形。在RIS模式下，通過多次捕獲的波形重組成一個完整的波形，為此，需要測量第一個採樣點和觸發點的時間，並以此為依據按等時間間隔的延遲產生下次捕獲的下一組採樣點。這樣多次採樣能使得等效的採樣率增加，譬如利用500 MS/s 採樣率的100 次單次採樣，使用RIS，可以達到50 GS/s 的最大採樣率，則採集得到的數據之間的定位間隔大約為20 ps。採集這些數據的間隔和滿足時限的過程是隨機的。ADC 採樣之間的相對時間是變化的，事件觸發提供了必要的偏差，由時基以很小的解析度測量。示波器要求有多個觸發來完成採樣。觸發的數量取決於採樣率：採樣率越高，就需要越多的觸發。示波器將這些數據段進行內插，填充時間間隔，這些時間間隔是最大單次採樣率的倍數,從而形成波形。但是，設備收集波形數據的實時間隔是非常長的，並且依賴於觸發速率和所需要內插的總量。示波器具有每秒捕獲大約40,000 個RIS 數據段的能力。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201701/336528.htm

圖一 RIS模式的工作原理

啟動RIS模式需要在TimeBase的菜單下選擇RIS按鈕。 在我們第一周發送的Howard的文章中，這位專家用到了RIS模式來做階躍響應實驗的。但在工程師的實踐中用到這種模式的場合併不多，畢竟，周期性重複性的信號是不多的。關於RIS模式，其實看了上面的那張原理圖就一目了然了，我能說得也不多。但我查找之前的文檔，居然發現偉大的Peter為這個RIS模式寫過很長的文章,請參閱：3011573727374.doc。

二, Roll模式

Roll(滾動)模 式主要用於低速信號。象電源多路輸出的上電時序測量，電機轉速的監控，光碟驅動的控制等都需要用到滾動模式。在該工作模式下，當採樣率低於示波器顯示的刷 新率時，我們將採樣到的每一個採樣點都顯示到屏幕上，這就消除了在實時模式下波形刷新之間的死區時間。滾動模式下的顯示就如皮帶輪的移動，隨著採樣的進 行，採樣點從左邊逐漸移動到右邊。有的示波器隨著調節時基增加會自動進入滾動模式。但有些示波器的滾動模式不是自動選擇的，每次要激活滾動模式時，必須設置好採樣率和時基，從時基對話框中手動選擇滾動模式。

圖二 Roll模式的工作原理

在Roll模式下的採樣率會降低到最大10MS/s甚至更低。Roll模式下的最大採樣率和示波器的存儲深度有關，存儲深度越高，最大採樣率越大，但最大採樣率只有10MS/s。 利用滾動模式無死區地觀察長時間的波形變化軌跡，這種感覺其實很好的! 所以，雖然這種模式下的採樣率之低使得看到的波形失真，但很多工程師為能看到這「大概」的過程也是滿足的。有必要提醒的一點是，當您購買的示波器有足夠的存儲深度，譬如現在的WaveRunner Xi、WaveRunner MXi系列的標配有25MS，能在100MS/s的採樣率下捕獲到250ms的波形。250ms比絕大多數的電源軟啟動時間都長得多了，對有些很大功率的UPS，變頻器產品也足夠了。 重要的是，用單次觸發方式看電源的軟啟動過程，不只是看直流的電壓和電流，還可以不失真地觀察到PWM信號的細節。