示波器的几种模式有什么区别？

Question

示波器通道的采集模式有取样模式、峰值检测、高分辨率、包络模式、平均模式，这几种模式分别是什么原理，相互之间有什么区别，最重要的在哪些场合更适合那种模式？

还有一个问题是在测量信号源的输出信号，要进行阻抗匹配，信号源的输出阻抗的典型值是50欧姆，所以要设置示波器通道的输入阻抗也是50欧姆，阻抗匹配从两个方面分析，第一是高频信号的传输要进行阻抗匹配，传输线的阻抗要处处相等不能有突变，否则会发生发射引起信号叠加导致测量信号不准；还有一个方面是利用最大功率传输定理解释，当负载阻抗和信号源内阻相等或者共轭时，负载得到的功率是最大的。

在测量一个高频信号时，示波器使用1M的输入阻抗，测到的信号几乎是信号源的全部信号有可能还叠加了一部分反射信号；当示波器用50欧姆的输入阻抗时，示波器接收到了信号源一半的电压，但是显示的确是信号源的全部电压值，是否示波器内部做出了补偿？这个问题之前还没有考虑过，因为之前一直都是用的1M的输入阻抗，示波器检测的信号几乎都是所要采集信号源的全部电压。

这个问题还包括在50欧姆阻抗匹配的时候示波器探头的比例，1:1，示波器内部放大两倍显示，10：1，示波器内部放大20倍显示。

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

好的，我会尽力解答你的问题。首先，关于示波器的几种模式：

一、示波器的采集模式：

1. 取样模式：这是最基本的采集模式，适用于大部分常规信号。在这种模式下，示波器会按照固定的取样率对信号进行取样，并存储这些样本以显示波形。取样模式对于低频到高频的信号都可以进行良好的测量。
2. 峰值检测模式：这种模式适用于捕获信号的峰值。在这种模式下，示波器会存储信号的最大值和最小值，这对于捕捉信号的瞬态变化非常有用。特别是在信号幅度变化较大的情况下。
3. 高分辨率模式：这种模式下，示波器可以提高垂直方向的分辨率，这对于精确测量非常微小的信号变化非常有用。但可能会牺牲一些带宽和响应速度。
4. 包络模式：适用于捕捉信号的包络线变化。在这种模式下，示波器会捕捉到信号的峰值轨迹线以下部分的轮廓，这可以帮助分析信号幅度的波动。这对于捕获快速调制的信号很有用。
5. 平均模式：适用于噪声较大的信号。在这种模式下，示波器会对多个信号样本进行平均处理，以减少噪声并改善信号的清晰度。这对于捕捉低频到高频信号的长期趋势非常有用。这种模式特别适合用于捕捉稳定的信号或噪声的平均效果。此外，“高频信号的传输要进行阻抗匹配”确实是非常重要的原理。当信号的输出阻抗和接收端输入阻抗相匹配时，可以保证信号的能量最小损耗地传输。特别是在高频信号传输中，微小的阻抗不匹配都可能导致显著的信号反射和失真。对于信号源的输出阻抗为50欧姆的情况，设置示波器的输入阻抗为50欧姆进行阻抗匹配是确保测量准确性的关键步骤之一。这样做不仅避免了由于阻抗不匹配导致的信号反射和失真，而且根据最大功率传输定理，当负载阻抗与信号源内阻相等时，负载能够接收到最大的功率。关于你提到的在测量高频信号时示波器的表现，确实存在由于输入阻抗不匹配引起的信号反射问题。使用不同的输入阻抗（如1M欧姆与50欧姆）会对测得的信号产生影响。而当示波器的输入阻抗设置为与信号源输出阻抗相匹配时（如50欧姆），虽然示波器接收到的电压是信号源的一半，但由于示波器内部可能进行了补偿处理（例如电压放大），显示的电压值仍然接近或等于信号源的全部电压值。关于探头比例的问题（如1:1和10:1），这是探头自身的特性。不同的探头比例会影响探头接收到的电压值及其在示波器上的显示值。例如，如果探头比例为1:1，那么示波器接收到的电压将与实际信号源的电压相等；而如果探头比例为10:1或更大的衰减比例时，示波器接收到的电压将是实际电压的十分之一或更小，但这并不意味着信号源的电压实际上减少了这么多——这是探头内部的电路处理结果，目的是保护示波器和保证测量的准确性。在配置正确的探头比例后，你可以更准确地分析高频信号的测量结果及其相关现象和问题根源所在并解决其测试效果不满意的问题不同应用场合的最佳模式取决于具体应用需求和测量信号的特定性质特点不过可以提供一般性的建议一般来说如果是在稳态环境下的低频信号处理并强调精确测量时高分辨率模式可能是最佳选择而对于高频瞬态信号峰值检测模式可能更合适因为更注重抓住关键的瞬间状态数值不稳定的大幅度变化的信号处理可能会受益于平均模式的稳定性选择哪这些模式时应考虑你的具体需求和环境条件以便做出最佳选择总之在你分析复杂系统问题时希望深入探索所有细节不同测量方式带来的理解可能会有所不同这对于精确分析复杂系统的表现十分重要如需更详细的解答或实际操作指导请随时告知我将尽力提供更深入专业的帮助和支持